Жидкокристаллический монитор: монитор — это… Что такое ЖК-монитор?

Содержание

монитор — это… Что такое ЖК-монитор?

Жидкокристаллический монитор (также Жидкокристаллический дисплей, ЖКД, ЖК-монитор, англ. liquid crystal display, LCD, плоский индикатор) — плоский монитор на основе жидких кристаллов.

LCD TFT (англ. TFT — thin film transistor — тонкоплёночный транзистор) — одно из названий жидкокристаллического дисплея, в котором используется активная матрица, управляемая тонкоплёночными транзисторами. Усилитель TFT для каждого субпиксела применяется для повышения быстродействия, контрастности и чёткости изображения дисплея.

Назначение ЖК-монитора

Жидкокристаллический монитор предназначен для отображения графической информации с компьютера, TV-приёмника, цифрового фотоаппарата, электронного переводчика, калькулятора и пр.

Изображение формируется с помощью отдельных элементов, как правило, через систему развёртки. Простые приборы (электронные часы, телефоны, плееры, термометры и пр.) могут иметь монохромный или 2-5 цветный дисплей. Многоцветное изображение формируется с помощью 2008) в большинстве настольных мониторов на основе TN- (и некоторых *VA) матриц, а также во всех дисплеях ноутбуков используются матрицы с 18-битным цветом(6 бит на канал), 24-битность эмулируется мерцанием с дизерингом.

Устройство ЖК-монитора

Субпиксел цветного ЖК-дисплея

Каждый пиксел ЖК-дисплея состоит из слоя молекул между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны. В отсутствие жидких кристаллов свет, пропускаемый первым фильтром, практически полностью блокируется вторым.

Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, специально обработана для изначальной ориентации молекул в одном направлении. В TN-матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Эта структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается, и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света — ячейку можно считать прозрачной. Если же к электродам приложено напряжение — молекулы стремятся выстроиться в направлении поля, что искажает винтовую структуру. При этом силы упругости противодействуют этому, и при отключении напряжения молекулы возвращаются в исходное положение. При достаточной величине поля практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Варьируя напряжение, можно управлять степенью прозрачности. Если постоянное напряжение приложено в течении долгого времени — жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Для решения этой проблемы применяется переменный ток, или изменение полярности поля при каждой адресации ячейки (непрозрачность структуры не зависит от полярности поля). Во всей матрице можно управлять каждой из ячеек индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как растёт число требуемых электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам. Проходящий через ячейки свет может быть естественным — отражённым от подложки(в ЖК-дисплеях без подсветки). Но чаще применяют искусственный источник света, кроме независимости от внешнего освещения это также стабилизирует свойства полученного изображения. Таким образом полноценный ЖК-монитор состоит из электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, ЖК-матрицы, модуля подсветки, блока питания и корпуса. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

Технические характеристики ЖК-монитора

Важнейшие характеристики ЖК-мониторов:

  • Разрешение: Горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, «родное», физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией.

Фрагмент матрицы ЖК монитора (0,78х0,78 мм), увеличеный в 46 раз.

  • Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением.
  • Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4:3 имеет большую площадь, чем с форматом 16:9 при одинаковой диагонали.
  • Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки с использованием дополнительных ламп, приведенная для них цифра контрастности (так называемая динамическая) не относится к статическому изображению.
  • Яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр.
  • Время отклика: минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны.
  • Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц и разными производителями вычисляется по-разному, и часто не подлежит сравнению.
  • Тип матрицы: технология, по которой изготовлен ЖК-дисплей.
  • Входы: (напр, DVI, HDMI и пр.).

Технологии

Часы с ЖКИ-дисплеем

Жидкокристаллические мониторы были разработаны в 1963 году в исследовательском центре Давида Сарнова (David Sarnoff) компании RCA, Принстон, штат Нью-Джерси.

Основные технологии при изготовлении ЖК дисплеев: TN+film, IPS и MVA. Различаются эти технологии геометрией поверхностей, полимера, управляющей пластины и фронтального электрода. Большое значение имеют чистота и тип полимера со свойствами жидких кристаллов, примененный в конкретных разработках.

Время отклика ЖК мониторов, сконструированных по технологии SXRD (англ. Silicon X-tal Reflective Display  — кремниевая отражающая жидкокристаллическая матрица), уменьшено до 5 мс. Компании Sony, Sharp и Philips совместно разработали технологию PALC (англ.

Plasma Addressed Liquid Crystal  — плазменное управление жидкими кристаллами), которая соединила в себе преимущества LCD (яркость и сочность цветов, контрастность) и плазменных панелей (большие углы видимости по горизонту, H, и вертикали, V, высокую скорость обновления). В качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица. Технология PALC позволяет адресовать каждый пиксель дисплея по отдельности, а это означает непревзойденную управляемость и качество изображения.

TN+film (Twisted Nematic + film)

Макрофотография TN+film матрицы монитора NEC LCD1770NX. На белом фоне — стандартный курсор Windows

Часть «film» в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно — от 90° до 150°). В настоящее время приставку «film» часто опускают, называя такие матрицы просто TN. К сожалению, способа улучшения контрастности и времени отклика для панелей TN пока не нашли, причём время отклика у данного типа матриц является на настоящий момент одним из лучших, а вот уровень контрастности — нет.

TN + film — самая простая технология.

Матрица TN + film работает следующим образом: если к субпикселам не прилагается напряжение, жидкие кристаллы (и поляризованный свет, который они пропускают) поворачиваются друг относительно друга на 90° в горизонтальной плоскости в пространстве между двумя пластинами. И так как направление поляризации фильтра на второй пластине составляет угол в 90° с направлением поляризации фильтра на первой пластине, свет проходит через него. Если красные, зеленые и синие субпиксели полностью освещены, на экране образуется белая точка.

К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц, а также невысокую себестоимость.

IPS (In-Plane Switching)

Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне.

На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов, всегда передающие полную глубину цвета RGB — 24 бита, по 8 бит на канал. TN-матрицы почти всегда имеют 6-бит, как и часть MVA.

Если к матрице IPS не приложено напряжение, молекулы жидких кристаллов не поворачиваются. Второй фильтр всегда повернут перпендикулярно первому, и свет через него не проходит. Поэтому отображение черного цвета близко к идеалу. При выходе из строя транзистора «битый» пиксель для панели IPS будет не белым, как для матрицы TN, а черным.

При приложении напряжения молекулы жидких кристаллов поворачиваются перпендикулярно своему начальному положению и пропускают свет.

IPS в настоящее время вытеснено технологией S-IPS (Super-IPS, Hitachi 1998 год), которая наследует все преимущества технологии IPS с одновременным уменьшением времени отклика. Но, несмотря на то, что цветность S-IPS панелей приблизилась к обычным мониторам CRT, контрастность все равно остаётся слабым местом. S-IPS активно используется в панелях размером от 20″, LG.Philips, NEC остаются единственными производителями панелей по данной технологии.

Макрофотография S-IPS матрицы монитора NEC 20 WGX2 Pro. Стандартный курсор Windows на оранжевом фоне

AS-IPS — технология Advanced Super IPS (Расширенная Супер-IPS), также была разработана корпорацией Hitachi в 2002 году. В основном улучшения касались уровня контрастности обычных панелей S-IPS, приблизив его к контрастности S-PVA панелей. AS-IPS также используется в качестве названия для мониторов корпорации LG.Philips.

A-TW-IPS — Advanced True White IPS (Расширенная IPS с настоящим белым), разработано LG.Philips для корпорации

AFFS — Advanced Fringe Field Switching (неофициальное название S-IPS Pro). Технология является дальнейшим улучшением IPS, разработана компанией BOE Hydis в 2003 году. Усиленная мощность электрического поля позволила добиться ещё больших углов обзора и яркости, а также уменьшить межпиксельное расстояние. Дисплеи на основе AFFS в основном применяются в планшетных ПК, на матрицах производства Hitachi Displays.

*VA (Vertical Alignment)

MVA — Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана компанией Fujitsu как компромисс между TN и IPS технологиями. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°(на современных моделях мониторов до 176—178 градусов), при этом благодаря использованию технологий ускорения (RTC) эти матрицы не сильно отстают от TN+Film по времени отклика, но значительно превышают характеристики последних по глубине цветов и точности их воспроизведения.

MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Как и в IPS-матрицах, пиксели при отсутствии напряжения не пропускают свет, поэтому при выходе из строя видны как чёрные точки.

Достоинствами технологии MVA являются глубокий черный цвет и отсутствие, как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля.

Недостатки MVA в сравнении с S-IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения, большее время отклика.

Аналогами MVA являются технологии:

  • PVA (Patterned Vertical Alignment) от Samsung.
  • Super PVA от Samsung.
  • Super MVA от CMO.

Матрицы MVA/PVA считаются компромиссом между TN и IPS, как по стоимости, так и по потребительским качествам.

Преимущества и недостатки

Искажение изображения на ЖК-мониторе при большом угле обзора

Макрофотография типичной жк-матрицы. В центре можно увидеть два дефектных субпикселя (зелёный и синий).

В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести: малый размер и вес в сравнении с ЭЛТ. У ЖК-мониторов, в отличие от ЭЛТ, нет видимого мерцания, дефектов фокусировки и сведения лучей, помех от магнитных полей, проблем с геометрией изображения и четкостью. Энергопотребление ЖК-мониторов в 2-4 раза меньше, чем у ЭЛТ и плазменных экранов сравнимых размеров. Энергопотребление ЖК мониторов на 95 % определяется мощностью ламп подсветки или светодиодной матрицы подсветки (англ. backlight — задний свет) ЖК-матрицы. Во многих современных (2007) мониторах для настройки пользователем яркости свечения экрана используется широтно-импульсная модуляция ламп подсветки частотой от 150 до 400 и более Герц. Светодиодная подсветка в основном используется в небольших дисплеях, хотя в последние годы она все шире применяется в ноутбуках и даже в настольных мониторах. Несмотря на технические трудности её реализации, она имеет и очевидные преимущества перед флуоресцентными лампами, например более широкий спектр излучения, а значит, и цветовой охват.

С другой стороны, ЖК-мониторы имеют и некоторые недостатки, часто принципиально трудноустранимые, например:

  • В отличие от ЭЛТ, могут отображать чёткое изображение лишь в одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией с потерей чёткости. Причем слишком низкие разрешения (например 320×200) вообще не могут быть отображены на многих мониторах.
  • Цветовой охват и точность цветопередачи ниже, чем у плазменных панелей и ЭЛТ соответственно. На многих мониторах есть неустранимая неравномерность передачи яркости (полосы в градиентах).
  • Многие из ЖК-мониторов имеют сравнительно малый контраст и глубину чёрного цвета. Повышение фактического контраста часто связано с простым усилением яркости подсветки, вплоть до некомфортных значений. Широко применяемое глянцевое покрытие матрицы влияет лишь на субъективную контрастность в условиях внешнего освещения.
  • Из-за жёстких требований к постоянной толщине матриц существует проблема неравномерности однородного цвета (неравномерность подсветки).
  • Фактическая скорость смены изображения также остаётся ниже, чем у ЭЛТ и плазменных дисплеев. Технология overdrive решает проблему скорости лишь частично.
  • Зависимость контраста от угла обзора до сих пор остаётся существенным минусом технологии.
  • Массово производимые ЖК-мониторы более уязвимы, чем ЭЛТ. Особенно чувствительна матрица, незащищённая стеклом. При сильном нажатии возможна необратимая деградация. Также существует проблема дефектных пикселей.
  • Вопреки расхожему мнению пикселы ЖК-мониторов деградируют, хотя скорость деградации наименьшая из всех технологий отображения.

Перспективной технологией, которая может заменить ЖК-мониторы, часто считают OLED-дисплеи. С другой стороны, эта технология встретила сложности в массовом производстве, особенно для матриц с большой диагональю.

См. также

Ссылки

Литература

  • Артамонов О. Параметры современных ЖК-мониторов
  • С. П. Мирошниченко, П. В. Серба. Устройство ЖКИ. Лекция 1
  • Мухин И. А. Как выбрать ЖК-монитор?. «Компьютер-бизнес-маркет», № 4 (292), январь 2005, стр. 284—291.
  • Мухин И. А. Развитие жидкокристаллических мониторов. «BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: 1 часть — № 2(46) март 2005, с.55-56; 2 часть — № 4(48) июнь-июль 2005, с.71-73.
  • Мухин И. А. Современные плоскопанельные отображающие устройства.»BROADCASTING Телевидение и радиовещение»: № 1(37), январь-февраль 2004, с.43-47.
  • Мухин И. А., Украинский О. В. Способы улучшения качества телевизионного изображения, воспроизводимого жидкокристаллическими панелями. Материалы доклада на научно-технической конференции «Современное телевидение», Москва, март 2006.

Wikimedia Foundation. 2010.

ЖК-монитор. Технология LCD, принцип работы. Устройство TFT матрицы | Eco

08 Сентября 2019 г.

LCD-матрица. Принцип работы жидкокристаллической панели.

«Сердцем» любого жидкокристаллического монитора является LCD-матрица (Liquid Cristall Display). ЖК-панель представляет из себя сложную многослойную структуру. Упрощенная схема цветной TFT LCD-панели представлена на Рис.2.

Принцип работы любого жидкокристаллического экрана основан на свойстве жидких кристаллов изменять (поворачивать) плоскость поляризации проходящего через них света пропорционально приложенному к ним напряжению. Если на пути поляризованного света, прошедшего через жидкие кристаллы, поставить поляризационный светофильтр (поляризатор), то, изменяя величину приложенного к жидким кристаллам напряжения, можно управлять количеством света, пропускаемого поляризационным светофильтром. Если угол между плоскостями поляризации прошедшего сквозь жидкие кристаллы света и светофильтра составляет 0 градусов, то свет будет проходить сквозь поляризатор без потерь (максимальная прозрачность), если 90 градусов, то светофильтр будет пропускать минимальное количество света (минимальная прозрачность).

Принцип работы LCD-панели

Рис.1. ЖК-монитор. Принцип работы LCD-технологии.

Таким образом, используя жидкие кристаллы, можно изготавливать оптические элементы с изменяемой степенью прозрачности. При этом уровень светопропускания такого элемента зависит от приложенного к нему напряжения. Любой ЖК-экран у монитора компьютера, ноутбука, планшета или телевизора содержит от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов таких ячеек, размером долей миллиметра. Они объединены в LCD-матрицу и с их помощью мы можем формировать изображение на поверхности жидкокристаллического экрана.
Жидкие кристаллы были открыты еще в конце XIX века. Однако первые устройства отображения на их основе появились только в конце 60-х годов XX века. Первые попытки применить LCD-экраны в компьютерах были предприняты в восьмидесятых годах прошлого века. Первые жидкокристаллические мониторы были монохромными и сильно уступали по качеству изображения дисплеям на электронно-лучевых (ЭЛТ) трубках. Главными недостатками LCD-мониторов первых поколений были:

  • — низкое быстродействие и инерционность изображения;
  • — «хвосты» и «тени» на изображении от элементов картинки;
  • — плохое разрешение изображения;
  • — черно-белое или цветное изображение с низкой цветовой глубиной;
  • — и т.п.

Однако, прогресс не стоял на месте и, со временем, были разработаны новые материалы и технологии в изготовлении жидкокристаллических мониторов. Достижения в технологиях микроэлектроники и разработка новых веществ со свойствами жидких кристаллов позволило существенно улучшить характеристики ЖК-мониторов.

Устройство и работа TFT LCD матрицы.

Одними из главных достижений стало изобретение технологии LCD TFT-матрицы – жидкокристаллической матрицы с тонкопленочными транзисторами (Thin Film Transistors). У TFT-мониторов кардинально возросло быстродействие пикселей, выросла цветовая глубина изображения и удалось избавиться от «хвостов» и «теней».
Структура панели, изготовленной по TFT технологии, приведена на Рис.2

Структура ЖК-панели

Рис.2. Схема структуры TFT LCD матрицы.
Полноцветное изображение на ЖК-матрице формируется из отдельных точек (пикселей), каждая из которых состоит обычно из трех элементов (субпикселей), отвечающих за яркость каждой из основных составляющих цвета — обычно красной (R), зеленой (G) и синей (B) — RGB. Видеосистема монитора непрерывно сканирует все субпиксели матрицы, записывая в запоминающие конденсаторы уровень заряда, пропорциональный яркости каждого субпикселя. Тонкопленочные транзисторы (Thin FilmTrasistor (TFT) — собственно, поэтому так и называется TFT-матрица) подключают запоминающие конденсаторы к шине с данными на момент записи информации в данный субпиксель и переключают запоминающий конденсатор в режим сохранения заряда на все остальное время.
Напряжение, сохраненное в запоминающем конденсаторе TFT- матрицы, действует на жидкие кристаллы данного субпикселя, поворачивая плоскость поляризации проходящего через них света от тыловой подсветки, на угол, пропорциональный этому напряжению. Пройдя через ячейку с жидкими кристаллами, свет попадает на матричный светофильтр, на котором для каждого субпикселя сформирован свой светофильтр одного из основных цветов (RGB). Рисунок взаиморасположения точек разных цветов для каждого типа ЖК-панели разный, но это отдельная тема. Далее, сформированный световой поток основных цветов поступает на внешний поляризационный фильтр, коэффициент пропускания света которого зависит от угла поляризации падающей на него световой волны. Поляризационный светофильтр прозрачен для тех световых волн, плоскость поляризации которых параллельна его собственной плоскости поляризации. С возрастанием этого угла, поляризационный фильтр начинает пропускать все меньше света, вплоть до максимального ослабления при угле 90 градусов. В идеале, поляризационный фильтр не должен пропускать свет, поляризованный ортогонально его собственной плоскости поляризации, но в реальной жизни, все-таки небольшая часть света проходит. Поэтому всем ЖК-дисплеям свойственна недостаточная глубина черного цвета, которая особенно ярко проявляется при высоких уровнях яркости тыловой подсветки.
В результате, в LCD-дисплее световой поток от одних субпикселей проходит через поляризационный светофильтр без потерь, от других субпикселей — ослабляется на определенную величину, а от какой-то части субпикселей практически полностью поглощается. Таким образом, регулируя уровень каждого основного цвета в отдельных субпикселях, можно получить из них пиксель любого цветового оттенка. А из множества цветных пикселей составить полноэкранное цветное изображение.
ЖК-монитор позволил совершить серьезный прорыв в компьютерной технике, сделав ее доступной большому количеству людей. Более того, без LCD-экрана невозможно было бы создать портативные компьютеры типа ноутбуков и нетбуков, планшеты и сотовые телефоны. Но так ли все безоблачно с применением жидкокристаллических дисплеев?

Понравился материал? Поделитесь им в соцсетях:

Категория:

Экраны (тесты)

Дата:

08 Сентября 2019 г.

ЖК монитор — это..? В чем его преимущества и особенности

 Ещё совсем недавно не каждый пользователь мог позволить себе приобрести ЖК — монитор. Шло время, и количество плоских экранов на рынке росло, росла и конкуренция среди производителей. Это привело к тому, что цены на устройства начали падать и каждый желающий теперь может спокойно приобрести подходящую для себя модель монитора.

Содержание статьи

Что такое ЖК — монитор

Если переводить жидкокристаллический на английский язык, то получается Liquid crystal display, то есть ЖК и LCD это одно и тоже. Принцип работы всех существующих на данный момент экранов основывается именно на данной технологии. Также они имеют практически одинаковую конструкцию:

  • Матрица с жидкими кристаллами;
  • Подсветка;
  • Металлическая рамка для обеспечения жёсткости;

Такие дисплеи очень популярны у производителей электроники. Они используются в производстве всех электронных средств, начиная от калькуляторов и заканчивая телевизорами.

В чём особенности жидкокристаллических мониторов

Жидкие кристаллы пришли на смену ЭЛТ-мониторам и достаточно быстро вытеснили последних с рынка электротоваров. Работают они на матрице, состоящей из маленьких и очень гибких транзисторов.

Благодаря тому, что в их устройстве отсутствует электронно-лучевая трубка, такие мониторы не вызывают электромагнитного излучения, что делает их абсолютно безопасными для зрения человека. Также они отличаются отличной частотой обновления экрана, что делает работу за ними комфортной, так как картинка получается плавной и глаза не устают.

ЖК-мониторы очень дёшевые в производстве. Каждый пиксель здесь уникален, поэтому такие мониторы не подходят для профессионального использования, поскольку технология не позволят добиться хорошего позиционирования. Из-за горизонтально расположенного светофильтра, добиться хорошего угла обзора на них невозможно.

Преимущества

LCD-мониторы обладают рядом неоспоримых преимуществ, которые обуславливают их популярность.

  • В отличие от старых ЭЛТ-мониторов, современные модели отличаются хорошей эргономикой. Существуют мониторы, толщина которых не превышает 2 см. Они компактные, имеют красивый дизайн и их можно при необходимости с лёгкостью разместить на стене с помощью кронштейна.
  • Вторым важным плюсом является то, что экраны не испускают излучений и не мерцают. Это обусловлено тем, что изображение обновляется построчно, в то время, как у ЭЛТ-экранов каждый пиксель обновлялся отдельно.
  • Также они обладают отличной способностью точно и чётко передавать геометрию транслируемых объектов.
  • Все модели мониторов, работающих на технологии жидких кристаллов, потребляют малое количество электроэнергии.

Какие ещё бывают мониторы

С момента появления первого ЖК-монитора, технология не стояла на месте. Современные модели имеют различные матрицы, характеристики и назначения.

TFT дисплеи. Самые недорогие и распространённые модели. При их изготовлении используются пиксели, закрученные по спирали. Поэтому они прекрасно подходят для просмотра видео и игр. При этом имеют низкое время отклика. Также обладают очень большим сроком эксплуатации. При должном уходе они смогут прослужить более десяти лет.

Есть у них и недостатки. Так, у них небольшой угол обзора, стоит немного развернуть экран и картинка становится трудноразличимой. Даже при наличии активной матрицы, они будут проигрывать по этой характеристике экранам, изготовленным по технологии IPS или OLED. Цветопередачей, хорошей контрастностью и яркими цветами они также не могут похвастаться.

СПРАВКА! Подходят для офисного или домашнего использования. Однако, для людей, кто профессионально занимается дизайном или фотографией, они не подойдут.

IPS дисплеи. У данного монитора пиксели располагаются параллельно, а также активная матрица. Благодаря этому монитор обладает широким углом обзора и отличной цветопередачей. Воспроизводимое изображение очень красочное, яркое и имеет хорошую контрастность. Но они не подходят для воспроизведения видео, так как параллельное расположение пикселей привело к большому времени отклика. Если смотреть видео, то движущиеся предметы будут оставлять шлейфы.

Применяются они профессиональными фотографами и дизайнерами, так как им важно, чтобы цветопередача была реалистична, а показатели угла обзора и яркости изображения были максимальны.

Также это достаточно дорогие мониторы, в основном ориентированы на профессиональное использование.

СПРАВКА! Такую технологию применяет фирма Apple, инженеры которой сумели добиться отличного времени отклика. Но своими секретами разработки они не делятся.

LED мониторы. Это разновидность LCD — экранов, подсветка которых осуществляется за счёт светодиодов. Они отличаются хорошим углом обзора, высокой контрастностью и очень эргономичным дизайном.

На рынке присутствует очень большое количество различных видов мониторов. Все они отличаются характеристиками, назначением и ценой. Это позволяет без труда приобрести нужное устройство, которое будет отвечать всем требованиям.

Жидкокристаллический монитор MEADE 3,5″ для LS


Оплата с помощью сервиса «Заплатить по частям»

Копить не обязательно: можно получить товар сейчас, а заплатить позже — по частям, раз в месяц. 

ВСЁ ОНЛАЙН

Кредит выдаётся во время оплаты, нужно подождать одобрения несколько минут.

ПРОСТАЯ АНКЕТА

Как правило, нужны только данные паспорта.

ПОНЯТНЫЕ УСЛОВИЯ

Итоговую сумму и график платежей вы увидите перед тем, как взять кредит.

ВСЁ ПОД КОНТРОЛЕМ

График ежемесячных платежей и условия всегда можно посмотреть в кошельке на Яндексе.

УДОБНОЕ ПОГАШЕНИЕ

Деньги списываются автоматически из кошелька, нужно просто вовремя его пополнить.

Посмотреть подробную инструкцию

Условия

КОМУ ПОДХОДИТ

Кредит выдаётся во время оплаты, нужно подождать одобрения несколько минут.

СУММА КРЕДИТА

3 000–150 000 ₽

СРОК КРЕДИТА

6 или 12 месяцев, льготный период — 30 дней (в этот срок можно погасить кредит без переплаты)

ПЕРЕПЛАТА

от 1,9% до 3,9% в месяц — выбирайте сами!

РАССРОЧКА

до 6 месяцев

КАК ПЛАТИТЬ ПО КРЕДИТУ

Пополняйте кошелёк на Яндексе (если его нет, то во время оплаты появится). Выплата по кредиту будет списываться раз в месяц из кошелька — просто следите, что денег в нём достаточно.

Чтобы оплатить товар по частям, просто добавьте его в корзину, далее выберите способ оплаты «Яндекс.Касса» и нажмите «оформить заказ». На странице Яндекс.Кассы выберите вкладку «Заплатить по частям», где система предложит Вам несколько вариантов платежей — осталось только подобрать удобный для Вас и дождаться одобрения! 

Этот компактный монитор в полной мере позволяет воспользоваться встроенной в телескопы MEADE LS мультимедийной астрономической энциклопедией. Помимо аудиоинформации о наблюдаемом объекте (динамик встроен в сам телескоп), с помощью этого недорогого аксессуара вы сможете увидеть презентацию, включающую текстовые описания, анимацию, видеоряд и множество картинок, посвященных звездному небу (на английском языке). Помимо этого, монитор позволяет комфортно осуществлять различные настройки телескопа через меню и просматривать фотографии, сделанные на встроенную в телескоп камеру DSI ECLIPCE.

Монитор удобно устанавливается на монтировку телескопа с помощью входящего в комплект поставки крепления. Питание может осуществляться либо от восьми элементов АА, либо от внешнего сетевого адаптера для телескопов.

Основные характеристики:

  • Тип: TFT жидкокристаллический монитор
  • Диагональ: 3,5 дюйма
  • Формат: 4:3
  • Разрешение: 480х234
  • Видеовход: разъем типа RCA
  • Питание: 12 В постоянного тока, потребляемая мощность 3 Ватта

Комплект поставки: монитор, крепление к телескопу, контейнер для батареек, кабель-разветвитель для питания от внешнего сетевого адаптера.

Технология жидкокристаллических мониторов (LCD) / Мониторы и проекторы


Телевизоры – техника, прошедшая достаточно длительный период технологичного развития, начиная от конструкций на громоздких ЭЛТ и завершая (на данный момент времени) гибкими плёночными конструкциями. Технология экранов LCD (жидкостно-кристаллических дисплеев), используемых в составе телевизионной и другой техники, уже успела, однако, устареть. Тем не менее, эта модель системы остаётся широко востребованной, плюс LCD концепцию разработчики стремятся совершенствовать. Нужно отметить – модернизация сопровождается положительными результатами. К тому же следует отдать должное такому качеству LCD экранов, как долговечность. Рассмотрим подробнее эту технологию.

Что означает LCD

Название «Liquid Crystal Display» переводится как «Жидкокристаллический дисплей». Эта технология делает мониторы гораздо тоньше. И при этом значительно увеличивается площадь экрана.

Жидкие кристаллы и управление ими

Liquid Crystal (жидкие кристаллы) представляет собой органические вещества. При воздействии электрического напряжения кристаллы способны менять интенсивность пропускаемого через них света.

LCD матрица устроена так, что между двумя пластинами из стекла или пластика расположена сетка из жидких кристаллов. ЖК кристаллы, в свою очередь, расположены параллельно друг к другу. И это позволяет свету проникать через панель. А когда на матрицу приходит электрический сигнал, кристаллы начинают менять своё положение. И перекрывают проходящий через них свет.

Прилагая к матрице разный уровень напряжения, можно манипулировать интенсивностью света. Таким образом, при подаче слабого напряжения кристаллы будут оставаться в стандартном положении — 0 градусов. И поэтому свет будет проходить без потерь. Однако если изменить напряжение, кристаллы могут повернуться вплоть до 90 градусов. И тогда свет вообще не проникнет через панель – экран будет чёрным.

Любой современный ЖК-дисплей, будь то монитор компьютера, экран ноутбука или смартфона, имеет сотни тысяч таких кристаллов. И все они объединены в LCD матрицу. Именно с помощью таких ячеек, размером долей миллиметра, можно формировать изображение. А также менять яркость, контрастность и цветопередачу.

История создания жидкокристаллического дисплея

История ЖК технологий берёт начало с изобретения английскими учёными стабильного жидкого кристалла. Потому как первые жидкие кристаллы были очень нестабильны. А также потребляли огромное количество энергии. И для серийного производства они, мягко говоря, не годились. Однако в 71-м году, благодаря Джеймсу Ли Фергесону (Fergason), работавшему в корпорации RCA (Radio Corporation of America), мир увидел более совершенную версию ЖК дисплея. Новое открытие вызвало бурю обсуждений, и было принято очень горячё. И с того момента ЖК дисплеи стали распространяться в массы.

Виды ЖК экранов

По типу матрицы мониторы делятся на:

  • DSTN (dual-scan twisted nematic) — жидкокристаллические дисплеи с двойным сканированием.
  • TFT (thin film transistor) – экраны с тонкоплёночными транзисторами.

Наибольшее распространение получили как раз TFT дисплеи. Потому как они имеют больший функционал и лучшую стабильность.

Стоит отметить профессиональные LTV мониторы для видеонаблюдения. Такие дисплеи разительно отличаются от обычных компьютерных. Например, могут плавно отображать сразу несколько видеотрансляций на одном экране.

LED технология

LED — это аббревиатура, которая означает «Light-Emitting Diode», или, проще, светодиод. Методика изготовления ЛЕД-дисплеев является несколько усовершенствованным принципом LCD, где вместо люминесцентных ламп использованы светодиодные элементы. Они способны обеспечить равномерную подачу света, более долговечны и экономичны, требуют меньшего рабочего пространства. С появлением LED-подсветки экрана практически исчезли ограничения по размеру экранов, по крайней мере, со стороны конструкции матрицы.

Возможна организация светодиодной подсветки матрицы разными способами:

  • боковая;
  • подсветка периметра;
  • задняя.

Интересно! Кроме увеличения эффективности, яркости и равномерности подачи света, никаких принципиальных отличий в конструкции экрана, составе технологических слоев и прочих элементов не имеется.

Как устроен LCD дисплей

Устройство LCD дисплея напоминает собой сэндвич. То есть, различные слои наложены друг на друга. В основе лежат пластины из стекла или, редко, из пластика. А между этими пластинами находится «начинка»:

  • тонкоплёночный транзистор,
  • цветной фильтр, который содержит основные цвета (красный, зелёный и синий),
  • слой жидких кристаллов.

Источником света в LCD мониторах являются флуоресцентные лампы или светодиоды.

ЖК матрица

Основой LCD дисплея является матрица. ЖК матрица же состоит из различных слоёв:

  • рассеиватель света,
  • электроды,
  • стекло,
  • поляризаторы,
  • слой с жидкими кристаллами.

Изображение строится с помощью целого массива пикселей. Которые, в свою очередь, снабжены светодиодами красного, зелёного и синего цвета.

Пассивная матрица

Принцип работы пассивной матрицы состоит в том, что каждая строка и столбец дисплея имеет собственный драйвер. И этот драйвер быстро выполняет анализ сигнала для активации необходимых пикселей. Но в современных реалиях, при увеличении размеров монитора и параметров яркости, изготовление таких матриц становится затруднительным. Потому как приходится увеличивать мощность потока энергии через линию управления. И из-за этого светодиоды в таких дисплеях больше подвержены выгоранию.

Активная матрица

Этот вид матриц решает проблемы с потребляемой энергией за счёт внедрения TFT технологии. Тонкоплёночные транзисторы управляют током через светодиод. А значит, управляют и яркостью отдельного пикселя. В этом случае через матрицу может проходить и более слабый ток для понижения яркости экрана.

Таким образом, яркость, контрастность и отображение цвета на таких матрицах лучше. А потребляемая энергия меньше.

Модуль подсветки

Каждый LCD дисплей снабжён модулем подсветки, который и создаёт свет. Потому что, без дополнительного внутреннего свечения человеческий глаз попросту не распознает изображение.

На базе флуоресцентных ламп

Такой тип подсветки позволяет получить различные цвета, в том числе и белый цвет экрана, который чаще всего используется в LCD дисплеях. Потребление электроэнергии при подсветке флуоресцентными лампами невелико. Однако для стабильной работы нужен источник переменного напряжения 80-100 В.

Дисплеи с такой подсветкой потребляют меньше энергии, но срок службы не так уж и велик.

На базе светодиодов

В отличие от предыдущей схемы подсветки, светодиоды дают более продолжительный срок эксплуатации. А также большую яркость экрана. Такая подсветка может работать и без преобразователей. Но необходима установка токоограничительных транзисторов.

Модуль управления

Плата управления является важным узлом в устройстве дисплея. Именно на этой плате располагается основная распиновка и два микропроцессора, отвечающие за функционирование монитора.

Первый микропроцессор это восьми битный микроконтроллер. Он отвечает за ряд простых, но очень нужных функций:

  • работа кнопочной панели,
  • включение и выключение монитора,
  • функционирование подсветки.

Для того чтобы настройки монитора не сбивались, к этому микроконтроллеру прилагается схема памяти.

Назначение второго микропроцессора куда обширней. Ведь он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его вывода на ЖК-панель.

Таким образом, плату управления можно назвать мозгом дисплея. Потому что всё управление ЖК дисплеем проходит именно в цифровом виде. Сигнал, проходящий с видеокарты, попадает сюда, после чего мы и получаем изображение.

Блок питания

Блок питания ЖК монитора служит для преобразования переменного сетевого напряжения — 220V в постоянное, но небольшой величины, от 4 до 12V.

Стоит отметить, что некоторые неисправности ЖК мониторов возникают именно из-за проблем с блоком питания. Потому как из-за сильных скачков напряжения транзисторы перегорают.

Корпус

Всё, что было перечислено выше, упаковано в корпус монитора. В плане характеристик корпуса всё зависит от фантазий разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он изготовлен.

Интересной частью корпуса является панель управления монитором. В этой роли выступают как обычные механические кнопки, так и интерактивные иконки на самом экране. А также каждый монитор снабжён всей необходимой распиновкой. А некоторые даже разъёмами для аудиосистемы.

Источник света

Изначально источником света для ЖК-экранов были газоразрядные лампы с холодным электродом (CCFL).

Под действием газового разряда ртуть излучает ультрафиолетовое свечение, которое, в свою очередь, возбуждает люминофор на стенках колбы и превращается в видимый свет. В отличие от обычных ламп дневного света, у таких ламп электрод без подогрева (что становится ясно из названия). Для нормальной работы им нужно высокое напряжение — до 900 вольт.

Сейчас вместо газоразрядных ламп используют светодиоды. От их типа сильно зависит конечная цена монитора. Так, в бюджетном сегменте используются обычные белые светодиоды W-Led. Основой для белых светодиодов служат синие светодиоды.

Они покрыты слоем люминофора, который преобразует часть синего спектра в другие цвета. В результате из синих светодиодов получаются белые светодиоды.

Обычный люминофор для белых светодиодов состоит из множества редкоземельных металлов: иттрий, гадолиний, церий, тербий, лантан.

В профессиональных устройствах подсветку из белых светодиодов дополняют зелеными светодиодами (GB-LED). Это дешевле люминофора, дающего нужный спектр. Использование же RGB-светодиодов даже в профессиональных устройствах — редкость, хотя это позволяет регулировать цветовую температуру и яркость без нарушения калибровки гамма-кривых монитора.

В последнее время производители обратили внимание не только на обычные люминофоры, изготавливаемые из редкоземельных металлов, но и на квантовые точки.

Квантовые точки не требуют использования редких компонентов и просты в производстве: достаточно в правильных условиях смешать два дешевых реактива. Из-за того, что идеально выдержать условия невозможно, квантовые точки имеют небольшие различия в размере, поэтому ширина спектра излучения составляет порядка 20 нм.

Такой ширины спектра недостаточно для того, чтобы перекрыть REC.2020 на 100%, но это значение находится очень близко.

Характеристики ЖК мониторов

Мониторы компьютерные жидкокристаллические имеют ряд присущих им технических характеристик. И по этому выбрать себе подходящий монитор не так просто. Каждый вид дисплея имеет свои плюсы и минусы. Однако выявить явного фаворита практически невозможно.

Тип ЖК матрицы

Преимущества и недостатки ЖК мониторов во многом зависят от типа матрицы. И при выборе нового дисплея к своему компу, стоит учесть то, чем вы занимаетесь. Потому что каждая матрица в той или иной мере отличается по качеству изображения.

  • TN матрица. Это наиболее распространённый и самый старый из представленных типов матриц. Экраны с такой матрицей отличаются самой низкой ценой среди конкурентов. А также быстрым временем отклика. Однако страдают малыми углами обзора и плохими показателями цветопередачи и контрастности.
  • IPS матрица. Такие дисплеи подойдут тем, кто работает с фото и видео. А также просто любителям посмотреть фильмы или сериалы. Так как IPS матрицы обеспечивают приемлемую цветопередачу и углы обзора. А минусом можно считать высокую цену и повышенное время отклика экрана.
  • MVA матрица. Это нечто среднее между IPS и TN технологиями. Такие экраны обладают отличной контрастностью и неплохим временем отклика. Однако углы обзора заметно ниже, чем у IPS. Так что, эти мониторы хорошо подойдут геймерам.

Отдельно стоит отметить новую прогрессивную технологию LTPS. Она обеспечивает невероятно быстрое время отклика, которое выше показателей IPS в два раза.

Разрешение монитора

Показатель разрешения монитора зависит от соотношения точек с физическими габаритами экрана. И чем больше разрешение экрана, тем больше деталей он отображает.

Яркость

Этот параметр зависит как от типа подсветки, так и от типа самой матрицы. А самыми яркими считаются мониторы со светодиодной подсветкой и IPS матрицами.

Контрастность

Эта характеристика отвечает за баланс чёрного и белого цвета в изображении. И чем выше контрастность, тем глубже отображаются оттенки цветов. Например, хорошей контрастностью отличаются мониторы с MVA матрицей.

Угол обзора

От угла обзора зависит то, с какого положения монитора изображение будет оставаться чётким. Ведь при низких углах обзора цвета начинают отображаться некорректно (затемняются). И тогда приходится смотреть на монитор только под прямым углом. Такого недостатка практически лишены IPS матрицы.

Время реакции пикселя

От этого показателя зависит плавность движения изображения. И при низких его значениях динамическое изображение отображается некорректно. Что проявляется в появлении шлейфов, полос и артефактов. Да, конечно при просмотре обычного видео это не так заметно. А вот при игре в динамичные видеоигры такой недостаток быстро заявит о себе.

Количество отображаемых цветов

Помимо цветных мониторов, и по сей день, продолжает жить монохромный ЖК-дисплей. Такие экраны отображают только один цвет разных оттенков. А используются они, например, в бортовых компьютерах станков, бытовых агрегатов и автомобилей.

Что касается обычных LCD мониторов, то в любом из них используется система RGB Color. Red – красный, Green – зелёный, Blue – синий. При этом, многообразие и качество цветовой гаммы зависит от типа матрицы. А самая качественная цветопередача у IPS матриц.

Бывает, что цветные мониторы отображают не те цвета. Например, встречается такое явление, как инверсия ЖК дисплея. При инверсии цвета начинают отображаться некорректно, а то и вовсе меняются местами.

Интерфейс монитора

Эта характеристика напрямую зависит от модели и производителя. Так, помимо стандартных элементов настройки и управления питанием, мониторы снабжаются дополнительным интерфейсом аудиосистемы. А также управления подсветкой монитора и многим другим.

Цветные экраны

В цветных ЖК-дисплеях каждый отдельный пиксель делится на три ячейки или субпикселя, которые с помощью дополнительных фильтров (пигментных и металл-оксидных) окрашены в красный, синий и зеленый цвета. Каждым субпикселем можно управлять независимо, чтобы получить тысячи или миллионы возможных цветов. В старых ЭЛТ используется аналогичный метод.

В зависимости от использования монитора, цветовые компоненты могут размещаться в различных пиксельных геометриях. Если программное обеспечение знает, какой тип геометрии используется на данном дисплее, это может быть использовано для увеличения видимого разрешения посредством субпиксельной визуализации. Этот метод особенно полезен для сглаживания текста.

TFT-панель

Можно подумать, что эффект «капель воды» дает антибликовое покрытие, но нет. Это вид со стороны подсветки. Мельчайшие неровности находятся на поверхности первого слоя TFT-панели — поляризующей пленки, которая приклеена к стеклянной подложке.

Основную работу по поляризации в дешевой поляризующей пленке выполняют атомы йода, вшитые внутрь полимера. А за счет 15-кратного вытягивания пленки молекулы полимера ориентируются в пространстве, и пленка получает свойства линейного поляризатора.

В отличие от демонстрационных моделей со шнурком в решетке, в реальности небольшая проводимость йода вдоль цепочки вызывает поглощение в видимом спектре вдоль ориентации.

После первого слоя преполяризатора идет непосредственно матрица TFT (тонкоплёночных транзисторов). Принцип работы всех панелей заключается в изменении поляризации света на тонкопленочных транзисторах. В зависимости от конфигурации электродов получаются разновидности TN(+film), IPS, VA. Современные панели настолько оптимизированы, что в конечном результате могут иметь как достоинства, так и недостатки панелей других типов.

Расположение слоя жидких кристаллов можно увидеть на приведенной выше схеме. Под действием электрического поля жидкие кристаллы меняют ориентацию и тем самым вращают плоскость поляризации проходящего через них света.

За ним следуют светофильтры. Они обеспечивают разбиение белого цвета на цвета субпикселей. В зависимости от полосы пропускания фильтра, меняется конечная цветопередача всего монитора. Поэтому не факт, что, заменив подсветку W-LED на RGB, вы получите монитор, который станет пригоден для решения полиграфических задач.

Анализатор — это та же самая поляризационная пленка, но ориентированная перпендикулярно поляризатору. Она превращает изображение в видимое. Удалив эту пленку с экрана, можно скрыть изображение от посторонних глаз.

Антибликовое покрытие — последний слой. Вариантов его реализации множество, но основных — не так уж много. В первую очередь, это использование пластика с низким коэффициентом преломления света, что, в свою очередь, уменьшает коэффициент отражения от экрана.

Гладкое покрытие дает более контрастную картинку при условии, что за спиной нет сильных источников света. Матовое покрытие рассеивает свет равномерно и независимо от угла падения, что снижает контраст изображения, но при этом не создает отвлекающих бликов на экране.

Компромиссом является полуматовое/глянцевое покрытие, степень рассеивания отраженного света которого зависит от угла падения.

В самых дорогих моделях встречаются и другие типы антибликовых покрытий: с поляризацией, интерференцией и переменным эффективным коэффициентом преломления.

Ну, и какой экран без управляющей электроники. От электроники зависит интерфейс подключения монитора, частота обновления, глубина цветопередачи и маленькие фичи – разгон матрицы, хранение калибровки в самом мониторе, управление подсветкой, наличие технологий синхронизации и не только.

Несмотря на кажущуюся простоту, жидкокристаллические экраны — это очень сложные устройства, объединяющие в себе множество достижений в области химии, физики и электроники.

устройство жк монитора и жк матрицы, принцип работы жидкокристаллического монитора.


Как известно, LCD заняли почётное первое место на рынке, сместив старые ЭЛТ мониторы. В те времена, когда «пузатые ящики» стояли на каждом рабочем столе, выбор монитора был сильно ограничен. И при приобретении компьютерной техники большинство людей брали первый попавшийся дисплей на прилавке. Потому как они практически ничем не отличались друг от друга. «Трубчатые» мониторы имели ряд серьёзных проблем, в том числе и связанные со здоровьем пользователя. Ведь мерцание экрана негативно влияло на глаза. И люди, постоянно работающие за компьютером, регулярно портили себе зрение.

Подобные проблемы и внушительные габариты дисплеев CRT заставляли производителей постоянно улучшать технологии производства. И в результате на свет появились LCD экраны. Разработка получилась настолько удачной, что со временем LCD стали основой для развития всё новых технологий в мониторостроении.

Что означает LCD

Название «Liquid Crystal Display» переводится как «Жидкокристаллический дисплей». Эта технология делает мониторы гораздо тоньше. И при этом значительно увеличивается площадь экрана.

Жидкие кристаллы и управление ими

Liquid Crystal (жидкие кристаллы) представляет собой органические вещества. При воздействии электрического напряжения кристаллы способны менять интенсивность пропускаемого через них света.

LCD матрица устроена так, что между двумя пластинами из стекла или пластика расположена сетка из жидких кристаллов. ЖК кристаллы, в свою очередь, расположены параллельно друг к другу. И это позволяет свету проникать через панель. А когда на матрицу приходит электрический сигнал, кристаллы начинают менять своё положение. И перекрывают проходящий через них свет.

Прилагая к матрице разный уровень напряжения, можно манипулировать интенсивностью света. Таким образом, при подаче слабого напряжения кристаллы будут оставаться в стандартном положении — 0 градусов. И поэтому свет будет проходить без потерь. Однако если изменить напряжение, кристаллы могут повернуться вплоть до 90 градусов. И тогда свет вообще не проникнет через панель – экран будет чёрным.

Любой современный ЖК-дисплей, будь то монитор компьютера, экран ноутбука или смартфона, имеет сотни тысяч таких кристаллов. И все они объединены в LCD матрицу. Именно с помощью таких ячеек, размером долей миллиметра, можно формировать изображение. А также менять яркость, контрастность и цветопередачу.

История создания жидкокристаллического дисплея

История ЖК технологий берёт начало с изобретения английскими учёными стабильного жидкого кристалла. Потому как первые жидкие кристаллы были очень нестабильны. А также потребляли огромное количество энергии. И для серийного производства они, мягко говоря, не годились. Однако в 71-м году, благодаря Джеймсу Ли Фергесону (Fergason), работавшему в корпорации RCA (Radio Corporation of America), мир увидел более совершенную версию ЖК дисплея. Новое открытие вызвало бурю обсуждений, и было принято очень горячё. И с того момента ЖК дисплеи стали распространяться в массы.

Виды ЖК экранов

По типу матрицы мониторы делятся на:

  • DSTN (dual-scan twisted nematic) — жидкокристаллические дисплеи с двойным сканированием.
  •  TFT (thin film transistor) – экраны с тонкоплёночными транзисторами.

Наибольшее распространение получили как раз TFT дисплеи. Потому как они имеют больший функционал и лучшую стабильность.

Стоит отметить профессиональные LTV мониторы для видеонаблюдения. Такие дисплеи разительно отличаются от обычных компьютерных. Например, могут плавно отображать сразу несколько видеотрансляций на одном экране.

Как устроен LCD дисплей

Устройство LCD дисплея напоминает собой сэндвич. То есть, различные слои наложены друг на друга. В основе лежат пластины из стекла или, редко, из пластика. А между этими пластинами находится «начинка»:

  • тонкоплёночный транзистор,
  • цветной фильтр, который содержит основные цвета (красный, зелёный и синий),
  • слой жидких кристаллов.

Источником света в LCD мониторах являются флуоресцентные лампы или светодиоды.

ЖК матрица

Основой LCD дисплея является матрица. ЖК матрица же состоит из различных слоёв:

  • рассеиватель света,
  • электроды,
  • стекло,
  • поляризаторы,
  • слой с жидкими кристаллами.

Изображение строится с помощью целого массива пикселей. Которые, в свою очередь, снабжены светодиодами красного, зелёного и синего цвета.

Пассивная матрица

Принцип работы пассивной матрицы состоит в том, что каждая строка и столбец дисплея имеет собственный драйвер. И этот драйвер быстро выполняет анализ сигнала для активации необходимых пикселей. Но в современных реалиях, при увеличении размеров монитора и параметров яркости, изготовление таких матриц становится затруднительным. Потому как приходится увеличивать мощность потока энергии через линию управления. И из-за этого светодиоды в таких дисплеях больше подвержены выгоранию.

Активная матрица

Этот вид матриц решает проблемы с потребляемой энергией за счёт внедрения TFT технологии. Тонкоплёночные транзисторы управляют током через светодиод. А значит, управляют и яркостью отдельного пикселя. В этом случае через матрицу может проходить и более слабый ток для понижения яркости экрана.

Таким образом, яркость, контрастность и отображение цвета на таких матрицах лучше. А потребляемая энергия меньше.

Модуль подсветки

Каждый LCD дисплей снабжён модулем подсветки, который и создаёт свет. Потому что, без дополнительного внутреннего свечения человеческий глаз попросту не распознает изображение.

На базе флуоресцентных ламп

Такой тип подсветки позволяет получить различные цвета, в том числе и белый цвет экрана, который чаще всего используется в LCD дисплеях. Потребление электроэнергии при подсветке флуоресцентными лампами невелико. Однако для стабильной работы нужен источник переменного напряжения 80-100 В.

Дисплеи с такой подсветкой потребляют меньше энергии, но срок службы не так уж и велик.

На базе светодиодов

В отличие от предыдущей схемы подсветки, светодиоды дают более продолжительный срок эксплуатации. А также большую яркость экрана. Такая подсветка может работать и без преобразователей. Но необходима установка токоограничительных транзисторов.

Модуль управления

Плата управления является важным узлом в устройстве дисплея.
Именно на этой плате располагается основная распиновка и два микропроцессора, отвечающие за функционирование монитора.

Первый микропроцессор это восьми битный микроконтроллер. Он отвечает за ряд простых, но очень нужных функций:

  • работа кнопочной панели,
  • включение и выключение монитора,
  • функционирование подсветки.

Для того чтобы настройки монитора не сбивались, к этому микроконтроллеру прилагается схема памяти.

Назначение второго микропроцессора куда обширней. Ведь он отвечает за обработку аналогового сигнала и подготовку его вывода на ЖК-панель.

Таким образом, плату управления можно назвать мозгом дисплея. Потому что всё управление ЖК дисплеем проходит именно в цифровом виде. Сигнал, проходящий с видеокарты, попадает сюда, после чего мы и получаем изображение.

Блок питания

Блок питания ЖК монитора служит для преобразования переменного сетевого напряжения — 220V в постоянное, но небольшой величины, от 4 до 12V.

Стоит отметить, что некоторые неисправности ЖК мониторов возникают именно из-за проблем с блоком питания. Потому как из-за сильных скачков напряжения транзисторы перегорают.

Корпус

Всё, что было перечислено выше, упаковано в корпус монитора. В плане характеристик корпуса всё зависит от фантазий разработчиков. Будь то форма или материал, из которого он изготовлен.

Интересной частью корпуса является панель управления монитором. В этой роли выступают как обычные механические кнопки, так и интерактивные иконки на самом экране. А также каждый монитор снабжён всей необходимой распиновкой. А некоторые даже разъёмами для аудиосистемы.

Характеристики ЖК мониторов

Мониторы компьютерные жидкокристаллические имеют ряд присущих им технических характеристик. И по этому выбрать себе подходящий монитор не так просто. Каждый вид дисплея имеет свои плюсы и минусы. Однако выявить явного фаворита практически невозможно.

Тип ЖК матрицы

Преимущества и недостатки ЖК мониторов во многом зависят от типа матрицы. И при выборе нового дисплея к своему компу, стоит учесть то, чем вы занимаетесь. Потому что каждая матрица в той или иной мере отличается по качеству изображения.

  • TN матрица. Это наиболее распространённый и самый старый из представленных типов матриц. Экраны с такой матрицей отличаются самой низкой ценой среди конкурентов. А также быстрым временем отклика. Однако страдают малыми углами обзора и плохими показателями цветопередачи и контрастности.
  • IPS матрица. Такие дисплеи подойдут тем, кто работает с фото и видео. А также просто любителям посмотреть фильмы или сериалы. Так как IPS матрицы обеспечивают приемлемую цветопередачу и углы обзора. А минусом можно считать высокую цену и повышенное время отклика экрана.
  • MVA матрица. Это нечто среднее между IPS и TN технологиями. Такие экраны обладают отличной контрастностью и неплохим временем отклика. Однако углы обзора заметно ниже, чем у IPS. Так что, эти мониторы хорошо подойдут геймерам.

Отдельно стоит отметить новую прогрессивную технологию LTPS. Она обеспечивает невероятно быстрое время отклика, которое выше показателей IPS в два раза.

Разрешение монитора

Показатель разрешения монитора зависит от соотношения точек с физическими габаритами экрана. И чем больше разрешение экрана, тем больше деталей он отображает.

Яркость

Этот параметр зависит как от типа подсветки, так и от типа самой матрицы. А самыми яркими считаются мониторы со светодиодной подсветкой и IPS матрицами.

Контрастность

Эта характеристика отвечает за баланс чёрного и белого цвета в изображении. И чем выше контрастность, тем глубже отображаются оттенки цветов. Например, хорошей контрастностью отличаются мониторы с MVA матрицей.

Угол обзора

От угла обзора зависит то, с какого положения монитора изображение будет оставаться чётким. Ведь при низких углах обзора цвета начинают отображаться некорректно (затемняются). И тогда приходится смотреть на монитор только под прямым углом. Такого недостатка практически лишены IPS матрицы.

Время реакции пикселя

От этого показателя зависит плавность движения изображения. И при низких его значениях динамическое изображение отображается некорректно. Что проявляется в появлении шлейфов, полос и артефактов. Да, конечно при просмотре обычного видео это не так заметно. А вот при игре в динамичные видеоигры такой недостаток быстро заявит о себе.

Количество отображаемых цветов

Помимо цветных мониторов, и по сей день, продолжает жить монохромный ЖК-дисплей. Такие экраны отображают только один цвет разных оттенков. А используются они, например, в бортовых компьютерах станков, бытовых агрегатов и автомобилей.

Что касается обычных LCD мониторов, то в любом из них используется система RGB Color. Red – красный, Green – зелёный, Blue – синий. При этом, многообразие и качество цветовой гаммы зависит от типа матрицы. А самая качественная цветопередача у IPS матриц.

Бывает, что цветные мониторы отображают не те цвета. Например, встречается такое явление, как инверсия ЖК дисплея. При инверсии цвета начинают отображаться некорректно, а то и вовсе меняются местами.

Интерфейс монитора

Эта характеристика напрямую зависит от модели и производителя. Так, помимо стандартных элементов настройки и управления питанием, мониторы снабжаются дополнительным интерфейсом аудиосистемы. А также управления подсветкой монитора и многим другим.

Послесловие

LCD дисплеи прошли сложный путь и продолжают развиваться по сей день. И на рынке появляются всё новые конкуренты. Например, плазма и amoled технологии. Однако до сих пор LCD мониторы занимают почётное первое место. И, хотя, технические характеристики таких дисплеев ещё не совершенны. Тем не менее, каждый найдёт себе LCD по вкусу.

2) Жидкокристаллический монитор (lcd – liquid crystal display).

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. На суд общественности новый ЖК дисплей был представлен в 1971 году и получил горячее одобрение.

П

Рис. 37. ЖК-монитор (LCD)

ринцип работы. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) – это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света. Умение жидких кристаллов частично пропускать и частично не пропускать свет нашло применение в технологиях для мониторов (рис. 37). Жидкокристаллический монитор представляет собой две стеклянных или пластиковых пластины, между которыми находится суспензия. Кристаллы в этой суспензии расположены параллельно по отношению друг к другу, тем самым они позволяют свету проникать через панель. Изнутри экран освещается флуоресцентной подсветкой. При подаче электрического тока расположение кристаллов изменяется, и они начинают препятствовать прохождению света.

Представим себе ту же картину, которую по точкам вычерчивает пучок электронов в ЭЛТ, и вместо электронных пушек поставим обычную лампу, которая равномерно подсвечивает картинку, как в проекторе. Затем вместо люминофора поставим в каждую точку изображения затвор – элемент, который может полностью закрывать путь света или частично его пропускать. Теперь несложно представить, как множество элементов LCD-монитора формируют картинку. А для того, чтобы картинка получилось цветной, на каждую точку приходится ставить не один затвор, а сразу три – для трех цветов RGB.

Существует два вида ЖК мониторов: DSTN (dual-scan twisted nematic – кристаллические экраны с двойным сканированием) и TFT (thin film transistor – на тонкопленочных транзисторах), также их называют соответственно пассивными и активными матрицами. Разница – в адресации управляющих сигналов. В ЖК мониторе с TFT матрицей каждой точкой экрана управляет свой электронный переключатель. Такой монитор обеспечивает более качественное изображение.

Достоинства и недостатки. Главное достоинство ЖК-моделей – малые габариты. ЖК монитор потребляет меньшую мощность. При работе с ЖК монитором нагрузка на глаза существенно меньше – сказывается ровная плоскость экрана и отсутствие мерцания. Яркость – однозначно выше (поставить мощную лампу проще, чем усилить электронный пучок).

Коэффициент отражения света от поверхности ЖК монитора в три и более раз меньше, чем от поверхности кинескопа с самым совершенным на сегодняшний момент антибликовым покрытием (Sony FD Trinitron, Mitsubishi Diamondtron NF). Соответственно, бликов на экране ЖК монитора в несколько раз меньше.

В жидкокристаллических мониторах каждый пиксель расположен в фиксированной матрице и включается или выключается отдельно, поэтому не возникает никаких проблем со сведением лучей, в отличие от ЭЛТ мониторов, где требуется безукоризненная работа электронных пушек. Как и мониторы на основе ЭЛТ, ЖК-дисплеи обычно имеют размер «зерна» 0.26-0.3 мм, хотя существуют модели и с меньшим «зерном». В силу особенностей технологии «зерно» на ЖК-дисплее выглядит гораздо четче.

Утверждение о том, что ЖК мониторы абсолютно не излучают, неверно. Переменные электромагнитные поля, которые создаются блоком питания и всей электрической схемой, ЖК монитор излучает так же, как и ЭЛТ. Однако ЖК монитор имеет нулевой постоянный потенциал дисплея, то есть не создает вокруг себя гораздо более вредного постоянного электростатического потенциала.

К безусловным плюсам относятся принципиальное отсутствие проблем с фокусировкой и сведением (ЖК-элементы стоят на том месте, где они должны быть), а также полное отсутствие мерцания экрана (свечение ЖК-элементов не надо поддерживать, они пропускают свет, а не создают его). Муар или подобные ему эффекты практически отсутствуют. Экран ЖК-дисплея абсолютно плоский.

Изображение на экране ЖК монитора не мерцает, при работе со статической картинкой (текст, таблицы и т. п.) перерисовывается не весь экран, как в случае с ЭЛТ монитором, а лишь те пиксели, которые изменяются.

Контрастность на некоторых моделях хуже, чем у ЭЛТ – мониторов. Эти модели имеют контрастность 250:1 или 300:1. Правда, последние модели уже выходят на уровень 400:1 и даже 600:1, что вплотную приближает их к ЭЛТ-мониторам.

На большинстве моделей ЖК-мониторов – малый угол обзора. Наибольшая контрастность проявляется при отвесном взгляде в центр экрана. Если смотреть на изображение под некоторым углом, картинка заметно теряет контрастность, это проявляется, даже когда пользователь просто работает с большим экраном – 17 или 18 дюймов. Тогда периферию экрана волей-неволей приходится рассматривать под некоторым углом, и очень неприятно, когда края экрана выглядят не так, как центр. Обычно угол обзора измеряют до 10-процентного падения контрастности. У большинства продаваемых моделей он не уже 110–120 градусов по вертикали и горизонтали, у некоторых – доходит уже до 170.

Пиксели ЖК-монитора не мерцают, но когда изображение приходится быстро менять, в некоторых моделях все еще сказывается их инерционность. При быстрой прокрутке экрана картинка тормозит, не успевая обновляться. Время реакции пикселя у слабых моделей составляет около 40 мс, а у сильных – около 25 мс. Если пересчитать на кадры в секунду, получится всего 25–40. Появились модели со временем реакции пикселя 16 и даже 12 мс.

ЭЛТ мониторы могут работать на нескольких разрешениях в полноэкранном режиме, когда ЖК монитор может работать только с одним разрешением. Меньшие разрешения возможны лишь при использовании части экрана. Так, например, на мониторе с разрешением 1024х768 точек при работе в разрешении 640х480 будет задействовано лишь 66% экрана. Применение же специальных функций «растягивания» изображения на весь экран (полноэкранный режим работы) приводит к катастрофическому падению четкости и искажению изображения.

Существует проблема, так называемых «битых пикселей» – считается допустимым, если в матрице несколько точек не работают, это ремонту не подлежит и основанием для обмена не является.

Главный недостаток ЖК мониторов – высокая цена. Этому способствует сложность изготовления жидкокристаллической панели с огромным числом управляющих элементов. При одинаковых размерах экрана жидкокристаллический дисплей все еще в 2–2,5 раза дороже, чем ЭЛТ-монитор.

3) Плазменные мониторы PDP. Разработка плазменных мониторов (PDP, Plasma Display Panel), начатая еще в 1968 г., базировалась на применении плазменного эффекта, открытого в 1966 г. в Иллинойском университете.

П

Рис. 38. 40-дюймовый плазменный дисплей Mitsubishi Leonardo

ринцип действия плазменной панели (рис. 38) основан на использовании эффекта свечения инертного газа под воздействием электричества (примерно так же работают неоновые лампы). Такая панель состоит из двух стеклянных пластин, между которыми есть небольшой промежуток (0,1 мм), заполненный смесью благородных газов. На каждой из пластин расположены электроды, при подаче напряжения на которые возникает электрический пробой газа в соответствующей ячейке. Этот пробой сопровождается излучением света.

В современных цветных плазменных дисплеях применяется так называемая технология Plasmavision. Для формирования изображения используется множество пикселей, состоящих из трех субпикселей красного, зеленого и синего цветов (RGB). Ультрафиолетовое излучение плазмы возбуждает слой люминофора, вызывая видимое свечение. Каждая отдельная точка красного, синего или зеленого цветов может светиться с одним из 256 уровней яркости, что в сочетании дает около 16,7 млн оттенков комбинированного цветного пикселя (триады).

Достоинства и недостатки. К числу несомненных преимуществ технологии PDP относятся высокая яркость и контрастность изображения наряду с отсутствием мерцания. Частота обновления плазменных экранов в несколько раз больше, чем у конкурирующих с ними LCD-панелей. Существующие плазменные мониторы поддерживают разрешения вплоть до 1280×1024 при 16 млн отображаемых цветов. Яркость экрана таких разработок, как Mitsubishi Leonardo (рис. 34), составляет 300 кд/м2 при контрастности 400:1. Для сравнения: у профессионального монитора на базе ЭЛТ яркость равняется приблизительно 350, а у телевизора – от 200 до 270 кд/м2 при контрастности от 150:1 до 200:1. Таким образом, плазменные панели по качеству изображения намного превосходят даже хорошие кинескопы. Важным преимуществом плазмы по сравнению с жидкокристаллическими панелями является большой угол обзора по вертикали и горизонтали – 160°. Необходимо отметить и стойкость PDP-мониторов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях – даже мощный магнит, помещенный рядом с таким дисплеем, никак не повлияет на качество изображения.

Сравнительно небольшая масса и малая толщина позволяют вешать такие дисплеи прямо на стену. Некоторым неудобством является небольшой, по сравнению с ЭЛТ-мониторами, срок службы. Но и пять лет – неплохо для компьютерного дисплея.

Главным и, пожалуй, единственным весомым недостатком существующих PDP-мониторов является их высокая цена. Сейчас разработкой и производством плазменных мониторов занимаются такие компании, как Fujitsu, Matsushita, Mitsubishi, NEC, Pioneer.

4) LEP – монитор.

LEP (Light Emitting Polymer – светоизлучающие полимеры) – искусственные материалы, электропроводность разных представителей которых лежит в весьма широком диапазоне. Открыты светоизлучающие полимеры были в 1989 г. Одной из первых областей их применения стали схемные соединения различного типа. Существуют проекты использования LEP в качестве материала для изготовления дорожек на печатных платах.

В 1990-х годах британская компания Cambridge Display Technology (CDT) разработала технологию применения светоизлучающих пластиков в устройствах воспроизведения визуальной информации – дисплеях. При помощи японской корпорации Seiko Epson в феврале 1998 г. появился первый в мире пластиковый монитор. Представленный дисплей был монохромным (но не черно-белым, а черно-желтым), имел разрешение 800×236 точек и площадь около 50 квадратных миллиметров при толщине всего в 2 миллиметра. Каждым пикселем дисплея управлял отдельный тонкопленочный транзистор (TFT), а светоизлучающий полимер наносился на коммутирующую матрицу в жидком виде по технологии, аналогичной стандартной струйной печати.

Достоинства и недостатки. Существует ряд причин, как чисто технических, так и коммерческих, которые делают LEP одним из главных кандидатов на роль основополагающих по технологии мониторов следующего поколения. В первую очередь это относительная простота применения тонкопленочных технологий при низких затратах и высокой надежности производства. LEP-мониторы работают при напряжении питания около 5 В и имеют очень малый вес, что позволяет использовать их в малогабаритных переносных устройствах (цифровых фотоаппаратах, видеокамерах, калькуляторах, мобильных телефонах, дисплеях ноутбуков), которые питаются от аккумуляторов и батарей.

Устройство LEP-монитора достаточно простое – слои полимера наносят прямо на TFT-матрицу и на прозрачную подложку.

Незначительное влияние соседних электродов, обусловленное хорошими изолирующими свойствами полимера, позволяет формировать изображение из самых малых элементов. Таким образом можно получить практически любое разрешение и придать как отдельному пикселю, так и экрану в целом произвольную форму. Так как LEP-мониторы очень тонкие, можно наносить различные поляризационные покрытия, что обеспечивает высокую контрастность изображения. В отличие от жидкокристаллических дисплеев угол обзора новых устройств достигает 180 градусов за счет того, что пластик излучает свет сам и не требует подсветки.

Одной из главных проблем LEP-технологии является низкая эффективность излучения света, то есть отношение его интенсивности к плотности проходящего тока. Существенным недостатком был и достаточно узкий диапазон цветов, в котором излучали пластики. Его границы удалось расширить, и в настоящее время они простираются от синего до ближнего инфракрасного (при этом эффективность излучения составляет порядка 1%). Полимерный экран нуждается в герметизации, чтобы избежать его расслоения под действием водяных паров. Еще одна проблема заключается в крайне низком сроке службы LEP-мониторов из-за обесцвечивания пластика под действием ультрафиолета. Однако за счет использования многослойной структуры и других технических ухищрений срок службы удалось продлить до 5 лет. В 2000 году компания CDT разработала полноцветный полимерный дисплей. С CDT активно сотрудничают фирмы Seiko Epson, Intel, HP.

Как работают ЖК-дисплеи (жидкокристаллические дисплеи)?

Давным-давно, когда я рос, телевизоры были горячими, тяжелыми, прожорливыми зверями, которые занимали довольно много места в углу гостиной. В наши дни они тонкие, как картины, и достаточно легкие, чтобы их можно было повесить на стену. энергия. Как портативные компьютеры, большинство телевизоров 21 века имеют плоские экраны с ЖК-дисплеями (жидкокристаллическими дисплеями) — та же технология мы используем уже почти полвека в таких вещах, как калькуляторы, мобильные телефоны и цифровые часы.Что они собой представляют и как они работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Маленькие ЖК-дисплеи, подобные этому, широко использовались в калькуляторы и цифровые часы с 1970-х годов, но в те дни они были относительно дорогими и выдавал только черно-белые (на самом деле, темно-сине-белые) изображения (типа приведенного ниже). В 1980-х и 1990-х производители придумали, как делать большие цветные экраны по относительно доступным ценам. Именно тогда рынок ЖК-телевизоров и цветных ноутбуков действительно взлетел.

Чем отличаются ЖК-дисплеи?

Вы, наверное, знаете, что старый телевизор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) делает снимок с помощью трех электронных пушек. Думайте о них как о трех очень быстрых, очень точные кисти, которые танцуют взад-вперед, рисуя движущиеся изображение на обратной стороне экрана, которое вы можете наблюдать, сидя в перед ним.

Flatscreen LCD и плазменные экраны работают совершенно по-разному. Если вы сядете рядом с телевизором с плоским экраном, вы заметите, что изображение сделано из миллионы крошечных блоков, называемых пикселями (элементы изображения).Каждый из них фактически является отдельным красным, синий или зеленый свет, который можно очень быстро включить или выключить, чтобы сделать движущуюся цветную картинку. Пиксели управляются совершенно по-другому. способов в плазменных и ЖК-экранах. В плазменном экране каждый пиксель представляет собой включенную или выключенную крошечную люминесцентную лампу. в электронном виде. В ЖК-телевизоре пиксели включаются и выключаются электронным способом с помощью жидкие кристаллы для вращения поляризованные светлый. Это не так сложно, как кажется! Чтобы понять, что происходит, сначала нам нужно понять, что такое жидкие кристаллы; тогда надо смотреть повнимательнее свет и как он распространяется.

Фото: Этот грубый старый экран iPod Classic — еще один пример ЖК-технология. Его пиксели окрашены в черный цвет, и они либо включены, либо выключены, поэтому дисплей черно-белый. На экране ЖК-телевизора гораздо меньшие пиксели окрашены в красный, синий или зеленый цвет. сделать яркую движущуюся картинку.

Что такое жидкие кристаллы?

Фото: Высушенные жидкие кристаллы, просмотренные в поляризованном свете. Вы можете видеть, что у них много более правильной структуры, чем обычная жидкость.Фото из исследования Дэвида Вайца предоставлено Центр космических полетов НАСА имени Маршалла (NASA-MSFC).

Мы привыкли к мысли, что данное вещество может находиться в одном из трех состояний: твердое, жидкое или газообразное — мы называем их состояниями материи — и вплоть до конца 19 века ученые думали, что это конец истории. Затем в 1888 г., австрийский химик по имени Фридрих Рейницер (1857–1927) открыл жидкие кристаллы, которые представляют собой совершенно другое состояние, нечто среднее между жидкости и твердые тела.Жидкие кристаллы могли остаться в безвестности а за то, что у них оказались очень полезные характеристики.

Твердые тела — это замороженные куски материи, которые остаются на месте сами по себе, часто с их атомы упакованы в аккуратное, правильное расположение, называемое кристаллом (или кристаллическая решетка). Жидкости лишены порядка твердых тел и, хотя они остаются на месте, если вы держите их в контейнере, они текут относительно легко, когда вы выливаете их. Теперь представьте вещество с некоторым порядком твердого тела и некоторой текучестью жидкость.То, что у вас есть, — это жидкий кристалл — что-то на полпути. дом между ними. В любой момент жидкие кристаллы могут находиться в одно из нескольких возможных «подсостояний» (фаз) где-то в лимбо-земля между твердым и жидким. Две самые важные жидкости кристаллические фазы называются нематической и смектической:

  • Когда они находятся в нематической фазе, жидкие кристаллы немного похожи на жидкость: их молекулы могут двигаться и тасовать друг друга, но все они указывают примерно в том же направлении.Они немного похожи на спички в спичечный коробок: их можно трясти и двигать, но они указывая таким же образом.
  • Если охлаждать жидкие кристаллы, они сдвигаются к смектической фазе. Теперь молекулы образуют слои, которые могут относительно легко скользить друг мимо друга. Молекулы в данный слой может перемещаться внутри него, но они не могут и не перемещаются в другие слои (что-то вроде людей, работающих на разные компаний на определенных этажах офисного здания). На самом деле существует несколько различных смектик. «подфазы», ​​но мы не будем вдаваться в них более подробно здесь.

Узнать больше

Хотите узнать больше о жидких кристаллах? Есть отличная страница под названием История и свойства жидких кристаллов, заархивировано с веб-сайта Нобелевской премии.

Что такое поляризованный свет?

У нематических жидких кристаллов есть отличный трюк для вечеринок. Они могут принимать скрученную структуру, и когда вы подаете на них электричество, они снова выпрямляются. Это может показаться не таким уж хитрым трюком, но это ключ к тому, как ЖК-дисплеи поворачиваются. пиксели включаются и выключаются.Чтобы понять, как жидкие кристаллы могут управлять пикселями, нам нужно знать о поляризованный свет.

Свет — вещь загадочная. Иногда он ведет себя как поток частицы — как постоянный шквал микроскопических пушечных ядер, несущих энергия, которую мы можем видеть по воздуху на чрезвычайно высокой скорости. Другой раз, свет ведет себя скорее как волны на море. Вместо того, чтобы вода поднималась и вниз, свет представляет собой волновую картину электрических и магнитная энергия вибрируя в пространстве.

Фото: Уловка поляризованного света: поверните одну пару поляризующих солнцезащитных очков мимо другой, и вы сможете блокировать практически весь свет, который обычно проходит через них.

Когда солнечный свет падает с неба, все световые волны смешанные и вибрирующие во всех возможных направлениях. Но если мы положим фильтр в пути, с сеткой линий, расположенных вертикально, как отверстия в тюремных решетках (только намного ближе друг к другу), мы можем заблокировать все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально (единственный световые волны, которые могут проходить через вертикальные полосы). Поскольку мы блокируем большую часть исходного солнечного света, наш фильтр эффективно приглушает свет. Вот как работают поляризационные солнцезащитные очки: они вырезают все, кроме солнечный свет вибрирует в одном направлении или плоскости.Свет фильтруется в этом называется поляризованным или плоскополяризованным светом (потому что он может распространяться в только один самолет).

Фото: Менее известный трюк с поляризованным светом: он заставляет кристаллы мерцать удивительными спектральными цветами из-за явления, называемого плеохроизмом. Фотография белковых и вирусных кристаллов, многие из которых выращены в космосе. Предоставлено: д-р Алекс Макферсон, Калифорнийский университет, Ирвин. Фото предоставлено Центром космических полетов имени Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Если у вас есть две пары поляризационных солнцезащитных очков (и они не с обычными солнцезащитными очками), вы можете сделать хитрый обманывать.Если вы поставите одну пару прямо перед другой, вы должны все еще можно видеть сквозь. Но если вы медленно вращаете одну пару, и держите другую пару на том же месте, вы увидите свет постепенно темнея. Когда две пары солнцезащитных очков под углом 90 градусов друг к другу, вы не сможете видеть сквозь них на все. Первая пара солнцезащитных очков блокирует все световые волны, кроме те, которые вибрируют вертикально. Вторая пара солнцезащитных очков работает точно так же, как и первая пара.Если обе пары очков смотрят в одном направлении, это нормально — световые волны, вибрирующие вертикально, все еще могут пройти через оба. Но если мы повернем вторую пару очков на 90 градусов, световые волны, прошедшие через первую пару очков, не могут дольше сделать это через вторую пару. Никакой свет вообще не может пройти два поляризационных фильтра, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Как в ЖК-дисплеях используются жидкие кристаллы и поляризованный свет

Фото: Докажите себе, что ЖК-дисплей использует поляризованный свет.Просто наденьте поляризационные солнцезащитные очки и поверните голову (или дисплей). Вы увидите самый яркий дисплей под одним углом и самый темный под углом ровно 90 градусов к этому углу.

Экран ЖК-телевизора использует трюк с солнцезащитными очками для переключения цвета. пиксели включены или выключены.

В задней части экрана есть большое яркое свет, направленный на зрителя. Перед этим находятся миллионы пикселей, каждый из которых состоит из меньших областей, называемых субпиксели, окрашенные в красный, синий или зеленый цвет.Каждый пиксель имеет поляризационный стеклянный фильтр за ним и еще один перед это на 90 градусов. Это означает, что пиксель обычно выглядит темным. Между два поляризационных фильтра — крошечный скрученный нематический жидкий кристалл, можно включать и выключать (закручивать или раскручивать) электронным способом. Когда он выключен, он поворачивает свет, проходящий через него, на 90 градусов, эффективно позволяя свету проходить через два поляризационных фильтра и делая пиксель выглядит ярким. При включении не крутится свет, который блокируется одним из поляризаторов, и пиксель выглядит темным.Каждый пиксель управляется отдельным транзистором (крошечным электронным компонентом), который может включать и выключать его много раз в секунду.

Фото: Как жидкие кристаллы включают и выключают свет. В одной ориентации поляризованный свет не может проходить через кристаллы, поэтому они кажутся темными (фото слева). В другой ориентации поляризованный свет проходит нормально, поэтому кристаллы кажутся яркими (фото справа). Мы можем заставить кристаллы менять ориентацию — и включать и выключать их пиксели — просто применяя электрическое поле.Фотография исследования жидких кристаллов, проведенного Дэвидом Вайцем, предоставлена ​​Центром космических полетов имени Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

В чем разница между LCD и плазмой?

Плазменный экран выглядит похожим на ЖК-дисплей, но работает совершенно по-другому: каждый пиксель фактически является микроскопическим флуоресцентным лампа, светящаяся плазмой. Плазма — это очень горячая форма газа в которые атомы взорвали, чтобы сделать отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы (атомы минус их электроны).Эти движения свободно, производя нечеткое свечение света всякий раз, когда они сталкиваются. Плазменные экраны можно сделать намного больше, чем обычные телевизоры с электронно-лучевой трубкой, но они тоже намного дороже.

Краткая история ЖК-дисплеев

  • 1888: Фридрих Райнитцер, австрийский ученый-растениевод, открывает жидкие кристаллы при изучении химического вещества под названием холестерилбензоат. Кажется, что у него есть две различные кристаллические формы, одна твердая и одна жидкая, каждая со своей температурой плавления.
  • 1889: Опираясь на работу Рейнитцера, немецкий химик и физик Отто Леманн вводит термин «жидкие кристаллы» (первоначально «текучие кристаллы» или «fliessende Krystalle» на немецком языке) и проводит более подробные исследования с использованием поляризованного света. Хотя его работа номинирована на Нобелевскую премию, на самом деле он никогда ее не получает.
  • 1962: Ричард Уильямс из RCA начинает исследование оптических свойств нематических жидких кристаллов. Он регистрирует свой новаторский патент на LCD (патент США 3 322 485) 9 ноября 1962 г. и, наконец, почти пять лет спустя, 30 мая 1967 г.

    Работа: Ричард Уильямс изложил принцип ЖК-дисплеев в патенте США 3 322 485. Слой жидких кристаллов (желтый) между двумя прозрачными пластинами (красный) включает и выключает дисплей при подаче напряжения (синий). Работа предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

  • 1960-е годы: инженеры RCA, такие как Джордж Хейлмайер, опираются на эти теоретические исследования для создания самых первых практических электронных дисплеев, надеясь создать ЖК-телевизоры.
  • 1968: RCA публично представляет ЖК-технологию на пресс-конференции. The New York Times предвосхищает такие продукты, как «Тонкий телевизионный экран, который можно повесить на стену в гостиной, как картину.»
  • 1968: Французский ученый Пьер-Жиль де Жен проводит новаторские исследования фазовых переходов с участием жидких кристаллов, за которые он получает Нобелевскую премию по физике в 1991 году.
  • 1969: Вольфганг Хельфрих из RCA разрабатывает скрученные нематические ЖК-дисплеи на основе поляризованного света, но компания настроена скептически и уклоняется от их разработки. В Кентском государственном университете Джеймс Фергасон разрабатывает и патентует альтернативную версию той же идеи. Сегодня Хелфриху, его сотруднику Мартину Шадту и Фергасону приписывают совместное изобретение современного ЖК-дисплея.
  • 1970: Не сумев коммерциализировать ЖК-дисплей, RCA продает свою технологию компании Timex, которая популяризирует ЖК-дисплеи в первых цифровых наручных часах.
  • 1973: Sharp представляет первый в мире карманный ЖК-калькулятор (EL-805).
  • 1980: Появляются дисплеи STN (сверхскрученный нематик), с гораздо большим количеством пикселей, обеспечивающих изображения с более высоким разрешением.
  • 1988: Через 100 лет после открытия жидких кристаллов компания Sharp объявила похоронный звон по электронно-лучевым трубкам, выпустив первый 14-дюймовый цветной телевизор с ЖК-дисплеем TFT (тонкопленочный транзистор).
  • 2010-е годы: Ученые-оптики экспериментируют с более эффективными ЖК-дисплеями с более насыщенными цветами на основе квантовых точек.

Как работают ЖК-дисплеи (жидкокристаллические дисплеи)?

Давным-давно, когда я рос, телевизоры были горячими, тяжелыми, прожорливыми зверями, которые занимали довольно много места в углу гостиной. В наши дни они тонкие, как картины, и достаточно легкие, чтобы их можно было повесить на стену. энергия.Как портативные компьютеры, большинство телевизоров 21 века имеют плоские экраны с ЖК-дисплеями (жидкокристаллическими дисплеями) — та же технология мы используем уже почти полвека в таких вещах, как калькуляторы, мобильные телефоны и цифровые часы. Что они собой представляют и как они работают? Давайте посмотрим поближе!

Фото: Маленькие ЖК-дисплеи, подобные этому, широко использовались в калькуляторы и цифровые часы с 1970-х годов, но в те дни они были относительно дорогими и выдавал только черно-белые (на самом деле, темно-сине-белые) изображения (типа приведенного ниже).В 1980-х и 1990-х производители придумали, как делать большие цветные экраны по относительно доступным ценам. Именно тогда рынок ЖК-телевизоров и цветных ноутбуков действительно взлетел.

Чем отличаются ЖК-дисплеи?

Вы, наверное, знаете, что старый телевизор с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) делает снимок с помощью трех электронных пушек. Думайте о них как о трех очень быстрых, очень точные кисти, которые танцуют взад-вперед, рисуя движущиеся изображение на обратной стороне экрана, которое вы можете наблюдать, сидя в перед ним.

Flatscreen LCD и плазменные экраны работают совершенно по-разному. Если вы сядете рядом с телевизором с плоским экраном, вы заметите, что изображение сделано из миллионы крошечных блоков, называемых пикселями (элементы изображения). Каждый из них фактически является отдельным красным, синий или зеленый свет, который можно очень быстро включить или выключить, чтобы сделать движущуюся цветную картинку. Пиксели управляются совершенно по-другому. способов в плазменных и ЖК-экранах. В плазменном экране каждый пиксель представляет собой включенную или выключенную крошечную люминесцентную лампу. в электронном виде.В ЖК-телевизоре пиксели включаются и выключаются электронным способом с помощью жидкие кристаллы для вращения поляризованные светлый. Это не так сложно, как кажется! Чтобы понять, что происходит, сначала нам нужно понять, что такое жидкие кристаллы; тогда надо смотреть повнимательнее свет и как он распространяется.

Фото: Этот грубый старый экран iPod Classic — еще один пример ЖК-технология. Его пиксели окрашены в черный цвет, и они либо включены, либо выключены, поэтому дисплей черно-белый.На экране ЖК-телевизора гораздо меньшие пиксели окрашены в красный, синий или зеленый цвет. сделать яркую движущуюся картинку.

Что такое жидкие кристаллы?

Фото: Высушенные жидкие кристаллы, просмотренные в поляризованном свете. Вы можете видеть, что у них много более правильной структуры, чем обычная жидкость. Фото из исследования Дэвида Вайца предоставлено Центр космических полетов НАСА имени Маршалла (NASA-MSFC).

Мы привыкли к мысли, что данное вещество может находиться в одном из трех состояний: твердое, жидкое или газообразное — мы называем их состояниями материи — и вплоть до конца 19 века ученые думали, что это конец истории.Затем в 1888 г., австрийский химик по имени Фридрих Рейницер (1857–1927) открыл жидкие кристаллы, которые представляют собой совершенно другое состояние, нечто среднее между жидкости и твердые тела. Жидкие кристаллы могли остаться в безвестности а за то, что у них оказались очень полезные характеристики.

Твердые тела — это замороженные куски материи, которые остаются на месте сами по себе, часто с их атомы упакованы в аккуратное, правильное расположение, называемое кристаллом (или кристаллическая решетка). Жидкости лишены порядка твердых тел и, хотя они остаются на месте, если вы держите их в контейнере, они текут относительно легко, когда вы выливаете их.Теперь представьте вещество с некоторым порядком твердого тела и некоторой текучестью жидкость. То, что у вас есть, — это жидкий кристалл — что-то на полпути. дом между ними. В любой момент жидкие кристаллы могут находиться в одно из нескольких возможных «подсостояний» (фаз) где-то в лимбо-земля между твердым и жидким. Две самые важные жидкости кристаллические фазы называются нематической и смектической:

  • Когда они находятся в нематической фазе, жидкие кристаллы немного похожи на жидкость: их молекулы могут двигаться и тасовать друг друга, но все они указывают примерно в том же направлении.Они немного похожи на спички в спичечный коробок: их можно трясти и двигать, но они указывая таким же образом.
  • Если охлаждать жидкие кристаллы, они сдвигаются к смектической фазе. Теперь молекулы образуют слои, которые могут относительно легко скользить друг мимо друга. Молекулы в данный слой может перемещаться внутри него, но они не могут и не перемещаются в другие слои (что-то вроде людей, работающих на разные компаний на определенных этажах офисного здания). На самом деле существует несколько различных смектик. «подфазы», ​​но мы не будем вдаваться в них более подробно здесь.

Узнать больше

Хотите узнать больше о жидких кристаллах? Есть отличная страница под названием История и свойства жидких кристаллов, заархивировано с веб-сайта Нобелевской премии.

Что такое поляризованный свет?

У нематических жидких кристаллов есть отличный трюк для вечеринок. Они могут принимать скрученную структуру, и когда вы подаете на них электричество, они снова выпрямляются. Это может показаться не таким уж хитрым трюком, но это ключ к тому, как ЖК-дисплеи поворачиваются. пиксели включаются и выключаются.Чтобы понять, как жидкие кристаллы могут управлять пикселями, нам нужно знать о поляризованный свет.

Свет — вещь загадочная. Иногда он ведет себя как поток частицы — как постоянный шквал микроскопических пушечных ядер, несущих энергия, которую мы можем видеть по воздуху на чрезвычайно высокой скорости. Другой раз, свет ведет себя скорее как волны на море. Вместо того, чтобы вода поднималась и вниз, свет представляет собой волновую картину электрических и магнитная энергия вибрируя в пространстве.

Фото: Уловка поляризованного света: поверните одну пару поляризующих солнцезащитных очков мимо другой, и вы сможете блокировать практически весь свет, который обычно проходит через них.

Когда солнечный свет падает с неба, все световые волны смешанные и вибрирующие во всех возможных направлениях. Но если мы положим фильтр в пути, с сеткой линий, расположенных вертикально, как отверстия в тюремных решетках (только намного ближе друг к другу), мы можем заблокировать все световые волны, кроме тех, которые колеблются вертикально (единственный световые волны, которые могут проходить через вертикальные полосы). Поскольку мы блокируем большую часть исходного солнечного света, наш фильтр эффективно приглушает свет. Вот как работают поляризационные солнцезащитные очки: они вырезают все, кроме солнечный свет вибрирует в одном направлении или плоскости.Свет фильтруется в этом называется поляризованным или плоскополяризованным светом (потому что он может распространяться в только один самолет).

Фото: Менее известный трюк с поляризованным светом: он заставляет кристаллы мерцать удивительными спектральными цветами из-за явления, называемого плеохроизмом. Фотография белковых и вирусных кристаллов, многие из которых выращены в космосе. Предоставлено: д-р Алекс Макферсон, Калифорнийский университет, Ирвин. Фото предоставлено Центром космических полетов имени Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

Если у вас есть две пары поляризационных солнцезащитных очков (и они не с обычными солнцезащитными очками), вы можете сделать хитрый обманывать.Если вы поставите одну пару прямо перед другой, вы должны все еще можно видеть сквозь. Но если вы медленно вращаете одну пару, и держите другую пару на том же месте, вы увидите свет постепенно темнея. Когда две пары солнцезащитных очков под углом 90 градусов друг к другу, вы не сможете видеть сквозь них на все. Первая пара солнцезащитных очков блокирует все световые волны, кроме те, которые вибрируют вертикально. Вторая пара солнцезащитных очков работает точно так же, как и первая пара.Если обе пары очков смотрят в одном направлении, это нормально — световые волны, вибрирующие вертикально, все еще могут пройти через оба. Но если мы повернем вторую пару очков на 90 градусов, световые волны, прошедшие через первую пару очков, не могут дольше сделать это через вторую пару. Никакой свет вообще не может пройти два поляризационных фильтра, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.

Как в ЖК-дисплеях используются жидкие кристаллы и поляризованный свет

Фото: Докажите себе, что ЖК-дисплей использует поляризованный свет.Просто наденьте поляризационные солнцезащитные очки и поверните голову (или дисплей). Вы увидите самый яркий дисплей под одним углом и самый темный под углом ровно 90 градусов к этому углу.

Экран ЖК-телевизора использует трюк с солнцезащитными очками для переключения цвета. пиксели включены или выключены.

В задней части экрана есть большое яркое свет, направленный на зрителя. Перед этим находятся миллионы пикселей, каждый из которых состоит из меньших областей, называемых субпиксели, окрашенные в красный, синий или зеленый цвет.Каждый пиксель имеет поляризационный стеклянный фильтр за ним и еще один перед это на 90 градусов. Это означает, что пиксель обычно выглядит темным. Между два поляризационных фильтра — крошечный скрученный нематический жидкий кристалл, можно включать и выключать (закручивать или раскручивать) электронным способом. Когда он выключен, он поворачивает свет, проходящий через него, на 90 градусов, эффективно позволяя свету проходить через два поляризационных фильтра и делая пиксель выглядит ярким. При включении не крутится свет, который блокируется одним из поляризаторов, и пиксель выглядит темным.Каждый пиксель управляется отдельным транзистором (крошечным электронным компонентом), который может включать и выключать его много раз в секунду.

Фото: Как жидкие кристаллы включают и выключают свет. В одной ориентации поляризованный свет не может проходить через кристаллы, поэтому они кажутся темными (фото слева). В другой ориентации поляризованный свет проходит нормально, поэтому кристаллы кажутся яркими (фото справа). Мы можем заставить кристаллы менять ориентацию — и включать и выключать их пиксели — просто применяя электрическое поле.Фотография исследования жидких кристаллов, проведенного Дэвидом Вайцем, предоставлена ​​Центром космических полетов имени Маршалла НАСА (NASA-MSFC).

В чем разница между LCD и плазмой?

Плазменный экран выглядит похожим на ЖК-дисплей, но работает совершенно по-другому: каждый пиксель фактически является микроскопическим флуоресцентным лампа, светящаяся плазмой. Плазма — это очень горячая форма газа в которые атомы взорвали, чтобы сделать отрицательно заряженные электроны и положительно заряженные ионы (атомы минус их электроны).Эти движения свободно, производя нечеткое свечение света всякий раз, когда они сталкиваются. Плазменные экраны можно сделать намного больше, чем обычные телевизоры с электронно-лучевой трубкой, но они тоже намного дороже.

Краткая история ЖК-дисплеев

  • 1888: Фридрих Райнитцер, австрийский ученый-растениевод, открывает жидкие кристаллы при изучении химического вещества под названием холестерилбензоат. Кажется, что у него есть две различные кристаллические формы, одна твердая и одна жидкая, каждая со своей температурой плавления.
  • 1889: Опираясь на работу Рейнитцера, немецкий химик и физик Отто Леманн вводит термин «жидкие кристаллы» (первоначально «текучие кристаллы» или «fliessende Krystalle» на немецком языке) и проводит более подробные исследования с использованием поляризованного света. Хотя его работа номинирована на Нобелевскую премию, на самом деле он никогда ее не получает.
  • 1962: Ричард Уильямс из RCA начинает исследование оптических свойств нематических жидких кристаллов. Он регистрирует свой новаторский патент на LCD (патент США 3 322 485) 9 ноября 1962 г. и, наконец, почти пять лет спустя, 30 мая 1967 г.

    Работа: Ричард Уильямс изложил принцип ЖК-дисплеев в патенте США 3 322 485. Слой жидких кристаллов (желтый) между двумя прозрачными пластинами (красный) включает и выключает дисплей при подаче напряжения (синий). Работа предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

  • 1960-е годы: инженеры RCA, такие как Джордж Хейлмайер, опираются на эти теоретические исследования для создания самых первых практических электронных дисплеев, надеясь создать ЖК-телевизоры.
  • 1968: RCA публично представляет ЖК-технологию на пресс-конференции. The New York Times предвосхищает такие продукты, как «Тонкий телевизионный экран, который можно повесить на стену в гостиной, как картину.»
  • 1968: Французский ученый Пьер-Жиль де Жен проводит новаторские исследования фазовых переходов с участием жидких кристаллов, за которые он получает Нобелевскую премию по физике в 1991 году.
  • 1969: Вольфганг Хельфрих из RCA разрабатывает скрученные нематические ЖК-дисплеи на основе поляризованного света, но компания настроена скептически и уклоняется от их разработки. В Кентском государственном университете Джеймс Фергасон разрабатывает и патентует альтернативную версию той же идеи. Сегодня Хелфриху, его сотруднику Мартину Шадту и Фергасону приписывают совместное изобретение современного ЖК-дисплея.
  • 1970: Не сумев коммерциализировать ЖК-дисплей, RCA продает свою технологию компании Timex, которая популяризирует ЖК-дисплеи в первых цифровых наручных часах.
  • 1973: Sharp представляет первый в мире карманный ЖК-калькулятор (EL-805).
  • 1980: Появляются дисплеи STN (сверхскрученный нематик), с гораздо большим количеством пикселей, обеспечивающих изображения с более высоким разрешением.
  • 1988: Через 100 лет после открытия жидких кристаллов компания Sharp объявила похоронный звон по электронно-лучевым трубкам, выпустив первый 14-дюймовый цветной телевизор с ЖК-дисплеем TFT (тонкопленочный транзистор).
  • 2010-е годы: Ученые-оптики экспериментируют с более эффективными ЖК-дисплеями с более насыщенными цветами на основе квантовых точек.

Жидкокристаллический дисплей — Энциклопедия Нового Света

Слои отражающего скрученного нематического жидкокристаллического дисплея:
1. Вертикальная фильтрующая пленка для поляризации входящего света.
2. Стеклянная подложка с электродами из оксида индия и олова (ITO). Формы этих электродов определяют темные формы, которые появляются при включении ЖК-дисплея. На поверхности нанесены вертикальные гребни, поэтому жидкие кристаллы находятся на одной линии с поляризованным светом.
3. Закрученные нематические жидкие кристаллы.
4. Стеклянная подложка с пленкой общего электрода (ITO) с горизонтальными гребнями для выравнивания с горизонтальным фильтром.
5. Горизонтальная фильтровальная пленка для блокирования/пропускания света.
6. Отражающая поверхность для направления света обратно зрителю.


Жидкокристаллический дисплей (ЖКД) представляет собой тонкое плоское устройство отображения, состоящее из любого количества цветных или монохромных пикселей, расположенных перед источником света или отражателем. Он ценится инженерами, потому что потребляет очень мало электроэнергии и поэтому подходит для использования в электронных устройствах с батарейным питанием.

Жидкокристаллические дисплеи — одна из причин успеха портативных компьютеров. Без этого творения у нас не было бы компактности портативных компьютеров. Некоторые из более ранних портативных компьютеров включали небольшой ЭЛТ-монитор и были довольно громоздкими. В будущем ЖК-дисплеи будут использоваться не только для компьютеров, но и для HD-телевизоров. Поскольку технологии и производство становятся менее дорогими, стоимость компьютерного монитора с плоским экраном или HD-телевизора будет продолжать снижаться.Вполне возможно, что со временем ЖК-дисплеи полностью заменят традиционные ЭЛТ, как транзистор заменил электронную лампу.

Обзор

Каждый пиксель ЖК-дисплея состоит из слоя молекул жидких кристаллов, выровненных между двумя прозрачными электродами, и двух поляризационных фильтров, оси полярности которых перпендикулярны друг другу. Если между поляризационными фильтрами нет жидкого кристалла, свет, проходящий через один фильтр, будет блокироваться другим.

Субпиксель цветного ЖК-дисплея

Поверхности электродов, контактирующие с жидкокристаллическим материалом, обрабатываются таким образом, чтобы молекулы жидкого кристалла ориентировались в определенном направлении.Эта обработка обычно состоит из тонкого слоя полимера, который натирают в одном направлении с помощью ткани (направление выравнивания жидких кристаллов определяется направлением трения).

Перед приложением электрического поля ориентация молекул жидких кристаллов определяется их выравниванием на поверхностях. В скрученном нематическом устройстве (наиболее распространенном жидкокристаллическом устройстве) направления выравнивания поверхности на двух электродах перпендикулярны, и поэтому молекулы образуют спиральную структуру или закручиваются.Поскольку жидкокристаллический материал обладает двойным лучепреломлением (т. е. свет с разной поляризацией проходит через материал с разной скоростью), свет, проходящий через один поляризационный фильтр, вращается спиралью жидкого кристалла при прохождении через слой жидкого кристалла, позволяя ему проходить через слой жидких кристаллов. второй поляризованный фильтр. Первый поляризационный фильтр поглощает половину света, но в остальном вся сборка прозрачна.

Когда на электроды подается напряжение, действует крутящий момент, который выравнивает молекулы жидких кристаллов параллельно электрическому полю, искажая спиральную структуру (этому противодействуют силы упругости, поскольку молекулы удерживаются на поверхностях).Это уменьшает вращение поляризации падающего света, и устройство кажется серым. Если приложенное напряжение достаточно велико, молекулы жидких кристаллов полностью раскручиваются, и поляризация падающего света вообще не меняется при прохождении через слой жидких кристаллов. Затем этот свет будет поляризован перпендикулярно второму фильтру и, таким образом, будет полностью заблокирован, и пиксель будет казаться черным. Управляя напряжением, приложенным к жидкокристаллическому слою в каждом пикселе, свет может проходить в различных количествах, соответственно освещая пиксель.

При работе со скрученным нематическим жидкокристаллическим устройством обычно используется устройство между скрещенными поляризаторами, так что оно кажется ярким без приложенного напряжения. При такой установке темное состояние при включенном напряжении однородно. Устройство может работать между параллельными поляризаторами, и в этом случае светлое и темное состояния меняются местами (в этой конфигурации темное состояние выглядит пятнистым).

И жидкокристаллический материал, и материал выравнивающего слоя содержат ионные соединения.Если электрическое поле одной определенной полярности приложено в течение длительного периода времени, этот ионный материал притягивается к поверхностям и ухудшает работу устройства. Этого можно избежать, подавая либо переменный ток, либо меняя полярность электрического поля при обращении к устройству (отклик жидкокристаллического слоя идентичен независимо от полярности приложенного поля).

Когда на дисплее требуется большое количество пикселей, управлять каждым из них напрямую невозможно, поскольку в этом случае для каждого пикселя потребуются независимые электроды.Вместо этого дисплей мультиплексирован. В мультиплексном дисплее электроды на одной стороне дисплея сгруппированы и соединены вместе (обычно столбцами), и каждая группа получает собственный источник напряжения. С другой стороны, электроды также сгруппированы (обычно рядами), при этом каждая группа получает сток напряжения. Группы спроектированы таким образом, что каждый пиксель имеет уникальную неразделенную комбинацию источника и приемника. Электроника или программное обеспечение, управляющее электроникой, затем последовательно включает приемники и управляет источниками для пикселей каждого приемника.

Важные факторы, которые следует учитывать при оценке ЖК-монитора, включают разрешение, видимый размер, время отклика (частоту синхронизации), тип матрицы (пассивный или активный), угол обзора, поддержку цветов, яркость и контрастность, соотношение сторон и входные порты ( например, DVI или VGA).

Краткая история

1904: Отто Леманн публикует свою работу «Жидкие кристаллы».

1911: Шарль Моген описывает структуру и свойства жидких кристаллов.

1936: Компания Marconi Wireless Telegraph Company патентует первое практическое применение технологии «Жидкокристаллический световой клапан».»

1962: Первая крупная публикация на английском языке на тему «Молекулярная структура и свойства жидких кристаллов» доктора Джорджа У. Грея.

Новаторская работа над жидкими кристаллами была предпринята в конце 1960-х годов британским Королевским радиолокационным учреждением в Малверне. Команда RRE поддержала текущую работу Джорджа Грея и его команды из Университета Халла, которые в конечном итоге открыли жидкие кристаллы цианобифенила (которые имели правильную стабильность и температурные свойства для применения в ЖК-дисплеях).

Первый действующий ЖК-дисплей был основан на режиме динамического рассеяния (DSM) и был представлен в 1968 году группой RCA в США во главе с Джорджем Хейлмайером. Хейлмайер основал компанию Optel, которая представила ряд ЖК-дисплеев, основанных на этой технологии.

В декабре 1970 г. М. Шадт и В. Хельфрих, работавшие тогда в Центральных научно-исследовательских лабораториях компании Hoffmann-LaRoche в Швейцарии, запатентовали эффект искривленного нематического поля в жидких кристаллах (швейцарский патент №CH532261). Джеймс Фергасон из Кентского государственного университета подал аналогичный патент в США в феврале 1971 года.

В 1971 году компания Fergason ILIXCO (теперь LXD Incorporated) выпустила первые ЖК-дисплеи на основе TN-эффекта, которые вскоре вытеснили некачественные типы DSM из-за улучшений более низкого рабочего напряжения и меньшего энергопотребления.

В 1972 году в Соединенных Штатах Т. Питер Броди изготовил первую жидкокристаллическую дисплейную панель с активной матрицей.

В 2005 году Мэри Лу Джепсен разработала новый тип ЖК-дисплея для проекта «Один ноутбук на ребенка», чтобы снизить энергопотребление и стоимость производства «Детской машины».В этом дисплее используется пластиковая дифракционная решетка и линзы на задней панели ЖК-дисплея для освещения цветных субпикселей. Этот метод поглощает очень мало света, что позволяет получить гораздо более яркий дисплей с менее мощной подсветкой. Замена подсветки на белый светодиод позволяет снизить затраты и увеличить срок службы, а также расширить цветовую гамму.

Цветные дисплеи

В цветных ЖК-дисплеях каждый отдельный пиксель разделен на три ячейки или субпикселя, которые окрашены в красный, зеленый и синий цвет соответственно дополнительными фильтрами (пигментными фильтрами, красящими фильтрами и металлоксидными фильтрами).Каждый субпиксель можно контролировать независимо, чтобы получить тысячи или миллионы возможных цветов для каждого пикселя. В старых ЭЛТ-мониторах используется аналогичный метод.

Цветовые компоненты могут располагаться в пикселях различной геометрии в зависимости от использования монитора. Если программа знает, какой тип геометрии используется в данном ЖК-дисплее, это можно использовать для увеличения видимого разрешения монитора за счет субпиксельного рендеринга. Этот метод особенно полезен для сглаживания текста.

Пассивная матрица и активная матрица

Буквенно-цифровой ЖК-дисплей общего назначения с двумя строками по 16 символов. ЖК-дисплеи

с небольшим количеством сегментов, например используемые в цифровых часах и карманных калькуляторах, имеют один электрический контакт для каждого сегмента.Внешняя выделенная цепь подает электрический заряд для управления каждым сегментом. Эта структура отображения громоздка для более чем нескольких элементов отображения.

Небольшие монохромные дисплеи, такие как дисплеи в личных органайзерах или старые экраны ноутбуков, имеют структуру с пассивной матрицей, в которой используется нематическая технология supertwist (STN) или двухслойная технология STN (DSTN) (DSTN исправляет проблему смещения цвета с помощью STN). Каждая строка или столбец дисплея имеет одну электрическую цепь. Пиксели адресуются по одному по адресам строк и столбцов.Этот тип дисплея называется пассивной матрицей, потому что пиксель должен сохранять свое состояние между обновлениями без постоянного электрического заряда. По мере увеличения количества пикселей (и, соответственно, столбцов и строк) этот тип отображения становится менее осуществимым. Очень медленное время отклика и плохая контрастность типичны для ЖК-дисплеев с пассивной матрицей.

Цветные дисплеи с высоким разрешением, такие как современные компьютерные ЖК-мониторы и телевизоры, используют структуру «активной матрицы». К поляризационному и цветному фильтрам добавлена ​​матрица тонкопленочных транзисторов (TFT).Каждый пиксель имеет свой собственный выделенный транзистор, что позволяет каждой строке столбца обращаться к одному пикселю. Когда активируется строка строки, все линии столбца подключаются к ряду пикселей, и правильное напряжение подается на все линии столбца. Затем строка строки деактивируется, и активируется следующая строка строки. Все строки строк последовательно активируются во время операции обновления. Дисплеи с активной матрицей намного ярче и четче, чем дисплеи с пассивной матрицей того же размера, и, как правило, имеют более быстрое время отклика, создавая гораздо более качественные изображения.

Активные матричные технологии

Скрученный нематик (TN)

Скрученные нематические дисплеи содержат жидкокристаллические элементы, которые скручиваются и раскручиваются в разной степени, чтобы пропускать свет. Когда к жидкокристаллической ячейке TN не прикладывается напряжение, свет поляризуется и проходит через ячейку. Пропорционально приложенному напряжению LC-ячейки поворачиваются на угол до 90 градусов, изменяя поляризацию и блокируя путь света. При правильной регулировке уровня напряжения можно добиться почти любого уровня серого или передачи.

Технология 3ЖК-дисплеев

3LCD — это видеопроекционная система, в которой для создания изображения используются три ЖК-панели с микродисплеем. Он был принят в 1995 году многими производителями фронтальных проекторов, а в 2002 году — производителями телевизоров с обратной проекцией из-за его компактности и качества изображения.

3LCD — это проекционная технология LCD с активной матрицей HTPS (высокотемпературный поликремний). Он унаследовал четкое изображение, яркость и превосходную цветопередачу от технологии активной матрицы.Более глубокий черный цвет обеспечивает технология HTPS.

Веб-сайт 3LCD подробно описывает технологию и поддерживается различными компаниями, включая производителей и поставщиков 3LCD.

Коммутация в плоскости (IPS)

Плоскостное переключение — это технология ЖК-дисплеев, которая выравнивает ячейки жидкого кристалла в горизонтальном направлении. В этом методе электрическое поле подается через каждый конец кристалла, но для этого требуется два транзистора на каждый пиксель вместо одного, необходимого для стандартного дисплея на тонкопленочных транзисторах (TFT).До появления Enhanced IPS (e-IPS) в 2009 году дополнительные транзисторы приводили к блокированию большей области передачи, что требовало более яркой подсветки и энергопотребления, что делало этот тип дисплея менее желательным для ноутбуков. После внедрения e-IPS были разработаны другие формы IPS, включая S-IPS, H-IPS и P-IPS, с еще лучшим временем отклика и цветопередачей. В настоящее время панели IPS обычно считаются лучшей ЖК-технологией по качеству изображения, точности цветопередачи и углам обзора.

Контроль качества

Некоторые ЖК-панели имеют неисправные транзисторы, в результате чего пиксели постоянно горят или не горят, что обычно называют застрявшими пикселями или битыми пикселями соответственно. В отличие от интегральных схем, ЖК-панели с несколькими дефектными пикселями обычно еще можно использовать. Также экономически невыгодно выбрасывать панель с несколькими дефектными пикселями, потому что ЖК-панели намного больше, чем ИС. У производителей разные стандарты для определения максимально допустимого количества дефектных пикселей.

Примеры дефектов ЖК-дисплеев ЖК-панели

чаще имеют дефекты, чем большинство микросхем, из-за их большего размера. В этом примере 12-дюймовый ЖК-дисплей SVGA имеет восемь дефектов, а шестидюймовая пластина имеет только три дефекта.

Расположение дефектных пикселей имеет важное значение. Дисплей с несколькими дефектными пикселями может оказаться неприемлемым, если дефектные пиксели расположены близко друг к другу. Производители также могут смягчить критерии замены, когда дефектные пиксели находятся в центре области просмотра.

ЖК-панели также имеют дефекты, известные как помутнение (или помутнение), которые описывают неравномерные участки изменения яркости. Это наиболее заметно в темных или черных областях отображаемых сцен.

Дисплеи с нулевым энергопотреблением

Зенитальное бистабильное устройство (ZBD), разработанное QinetiQ (ранее DERA), может сохранять изображение без питания. Кристаллы могут существовать в одной из двух стабильных ориентаций (черная и «белая»), и мощность требуется только для изменения изображения. ZBD Displays — это дочерняя компания QinetiQ, которая производит устройства ZBD как в оттенках серого, так и в цвете.

Французская компания Nemoptic разработала другую ЖК-технологию с нулевым энергопотреблением, похожую на бумагу, которая серийно производится на Тайване с июля 2003 года. Эта технология предназначена для использования в мобильных приложениях с низким энергопотреблением, таких как электронные книги и носимые компьютеры. ЖК-дисплеи с нулевым энергопотреблением составляют конкуренцию электронной бумаге.

Компания Kent Displays также разработала дисплей без питания, в котором используются полимерно-стабилизированные холестерические жидкие кристаллы (ChLCD). Основным недостатком ChLCD-дисплея является низкая частота обновления, особенно при низких температурах.

Недостатки

ЖК-технология

по-прежнему имеет несколько недостатков по сравнению с некоторыми другими технологиями отображения:

  • В то время как ЭЛТ способны отображать видео с несколькими разрешениями без появления артефактов, ЖК-дисплеи создают четкие изображения только в своем «исходном разрешении», а иногда и в долях этого исходного разрешения. Попытка запуска ЖК-панелей с неродными разрешениями обычно приводит к масштабированию изображения панелью, что приводит к размытости или «блочности».»
  • ЖК-дисплеи
  • имеют более низкий коэффициент контрастности, чем у плазменных дисплеев или ЭЛТ. Это связано с их природой «светового клапана»: часть света всегда просачивается наружу и превращает черный цвет в серый. Однако в ярко освещенных помещениях контрастность ЖК-мониторов может превышать некоторые ЭЛТ-дисплеи из-за более высокой максимальной яркости.
  • ЖК-дисплеи
  • имеют более длительное время отклика, чем их плазменные и ЭЛТ-аналоги, более старые дисплеи создают видимые ореолы, когда изображения быстро меняются; этот недостаток, однако, постоянно улучшается по мере развития технологии и едва заметен в современных ЖК-дисплеях с технологией «перегрузки».Большинство новых ЖК-дисплеев имеют время отклика около 8 миллисекунд.
  • Технология Overdrive на некоторых панелях может создавать артефакты в областях быстро меняющихся пикселей (например, видеоизображения), которые выглядят как повышенный шум или ореолы изображения. Это побочный эффект того, что пиксели превышают их предполагаемое значение яркости (или, скорее, предполагаемое напряжение, необходимое для создания этой необходимой яркости/цвета), а затем позволяют вернуться к целевой яркости, чтобы увеличить время отклика.
  • ЖК-панели
  • имеют ограниченный угол обзора, что сокращает количество людей, которым удобно просматривать одно и то же изображение. По мере того, как зритель приближается к пределу угла обзора, цвета и контраст ухудшаются. Однако на самом деле этот негатив был реализован двумя способами. Некоторые поставщики предлагают экраны с намеренно уменьшенным углом обзора, чтобы обеспечить дополнительную конфиденциальность, например, когда кто-то использует ноутбук в общественном месте. Такой набор также может показывать одному зрителю два разных изображения, обеспечивая трехмерный эффект.
  • Некоторые пользователи старых (примерно до 2000 года) ЖК-мониторов жалуются на мигрень и проблемы с глазами из-за мерцания флуоресцентной подсветки с частотой 50 или 60 Гц. Этого не происходит с большинством современных дисплеев, которые питают подсветку высокочастотным током.
  • ЖК-экраны
  • иногда страдают остаточным изображением, что похоже на выгорание экрана на ЭЛТ и плазменных дисплеях. По мере развития технологий это становится меньшей проблемой, поскольку в новых ЖК-панелях используются различные методы решения этой проблемы.Иногда панель можно вернуть в нормальное состояние, отображая полностью белый узор в течение продолжительных периодов времени.
  • Некоторые световые пушки не работают с этим типом дисплея, так как у них нет гибкой динамики освещения, которая есть у ЭЛТ. Тем не менее, автоэмиссионный дисплей станет потенциальной заменой плоских ЖК-дисплеев, поскольку они в некоторых технологических отношениях эмулируют ЭЛТ.
  • Некоторые панели не могут отображать режимы экрана с низким разрешением (например, 320 на 200 пикселей).Однако это связано со схемой, которая управляет ЖК-дисплеем, а не самим ЖК-дисплеем.
  • Потребительские ЖК-мониторы более хрупкие, чем их аналоги с ЭЛТ, при этом экран особенно уязвим. Однако меньший вес делает падение менее опасным, а некоторые дисплеи могут быть защищены стеклянными экранами.

См. также

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Броды, Т.П. «Рождение активной матрицы». Информационный дисплей 13:1 (1997): 28-32.
  • Чен, Роберт Х. Жидкокристаллические дисплеи: фундаментальная физика и технология . Wiley, 2011. ISBN 978-0470930878
  • .
  • Койдэ, Наоюки. История жидкокристаллического дисплея: 50 лет исследований и разработок жидких кристаллов, открывающих путь в будущее . Springer, 2016. ISBN 978-4431561866

Внешние ссылки

Все ссылки получены 1 мая 2019 г.

Кредиты

New World Encyclopedia авторов и редакторов переписали и дополнили статью Wikipedia в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Что такое ЖК? ЖК-технология и типы дисплеев

 

Расшифровывается как «жидкокристаллический дисплей». ЖК-дисплей — это технология плоскопанельного дисплея, обычно используемая в телевизорах и компьютерных мониторах. Он также используется в экранах для мобильных устройств, таких как ноутбуки, планшеты и смартфоны.

ЖК-дисплеи

не только внешне отличаются от громоздких мониторов с ЭЛТ (электронно-лучевой трубкой), но и принцип их работы существенно отличается. Вместо того, чтобы стрелять электронами по стеклянному экрану, ЖК-дисплей имеет подсветку, которая обеспечивает источником света отдельные пиксели, расположенные в прямоугольной сетке. Каждый пиксель имеет субпиксель RGB (красный, зеленый и синий), который можно включить или выключить. Когда все субпиксели пикселя отключены, он отображается черным.

 

Когда все субпиксели включены на 100%, они отображаются белым цветом. Регулируя отдельные уровни красного, зеленого и синего света, можно получить миллионы цветовых комбинаций.

Как устроены ЖК-дисплеи?

ЖК-экран состоит из тонкого слоя жидкокристаллического материала, расположенного между двумя электродами на стеклянных подложках, с двумя поляризаторами на каждой стороне. Поляризатор — это оптический фильтр, пропускающий световые волны определенной поляризации и блокирующий световые волны других поляризаций. Электроды должны быть прозрачными, поэтому наиболее популярным материалом является ITO (оксид индия-олова).

Поскольку ЖК-дисплей сам по себе не может излучать свет, обычно за ЖК-экраном размещается подсветка, чтобы его можно было увидеть в темноте. Источниками света для задней подсветки могут быть светодиоды (светоизлучающие диоды) или CCFL (люминесцентные лампы с холодным катодом).Светодиодная подсветка пользуется наибольшей популярностью. Конечно, если вы хотите иметь цветной дисплей, слой цветного фильтра можно превратить в ячейку ЖК-дисплея. Цветовой фильтр состоит из цветов RGB. Вы также можете добавить сенсорную панель перед ЖК-дисплеем.

Рис. 1 Структура ЖК-дисплея

Как работают ЖК-дисплеи?

Первая технология ЖК-панелей в массовом производстве называется TN (Twisted Nematic). Принцип, лежащий в основе ЖК-дисплеев, заключается в том, что, когда электрическое поле не применяется к молекулам жидких кристаллов, молекулы поворачиваются на 90 градусов в ячейке ЖК-дисплея. Когда свет окружающего света или фонового света проходит через первый поляризатор, свет поляризуется и скручивается с молекулярным слоем жидкого кристалла. Когда он достигает второго поляризатора, он блокируется. Зритель видит, что дисплей черный.

Когда к молекулам жидких кристаллов прикладывается электрическое поле, они раскручиваются. Когда поляризованный свет достигает слоя молекул жидких кристаллов, свет проходит прямо сквозь него, не искажаясь. Когда он достигает второго поляризатора, он также проходит, зритель видит, что дисплей яркий.

Поскольку в ЖК-технологии вместо электрического тока используются электрические поля (проходят электроны), она имеет низкое энергопотребление.

Короткое видео на Youtube кратко и эффективно объяснит, как работают ЖК-дисплеи.

Рис. 2. Как работают ЖК-дисплеи

 

Основы ЖК-дисплеев

Самый простой ЖК-дисплей, представленный выше, называется ЖК-дисплеем с пассивной матрицей, который можно найти в основном в бюджетных или простых приложениях, таких как калькуляторы, счетчики коммунальных услуг, цифровые часы раннего времени, будильники и т. д. ЖКИ с пассивной матрицей имеют множество ограничений, таких как узкий угол обзора, медленная скорость отклика, тусклость, но они отлично подходят для энергопотребления.

Чтобы устранить недостатки, ученые и инженеры разработали ЖК-технологию с активной матрицей. Наиболее широко используется ЖК-технология TFT (тонкопленочный транзистор). На основе TFT LCD разработаны еще более современные технологии LCD. Наиболее известным является ЖК-дисплей IPS (In Plane Switching).  У него сверхширокий угол обзора, превосходное качество изображения, быстрый отклик, отличная контрастность, меньше дефектов выгорания и т. д.

ЖК-дисплеи

IPS широко используются в ЖК-мониторах, ЖК-телевизорах, iPhone, планшетах и ​​т. д. Samsung даже произвела революцию в светодиодной подсветке, сделав ее QLED (квантовая точка), чтобы отключать светодиоды там, где свет не нужен для получения более глубокого черного.

Рис. 3 Активный цветной TFT-дисплей

Различные типы ЖК-дисплеев

    • – Дисплей с витым нематиком:   Производство ЖК-дисплеев TN (витой нематик) может производиться наиболее часто и использовать различные типы дисплеев во всех отраслях промышленности. Эти дисплеи чаще всего используются геймерами, поскольку они дешевы и имеют быстрое время отклика по сравнению с другими дисплеями. Основным недостатком этих дисплеев является то, что они имеют низкое качество, а также частичные коэффициенты контрастности, углы обзора и цветопередачу. Но этих устройств достаточно для повседневной работы.

 

    • — дисплей с переключением в плоскости: дисплеи IPS считаются лучшими ЖК-дисплеями, поскольку они обеспечивают хорошее качество изображения, более высокие углы обзора, яркую точность цветопередачи и различия.Эти дисплеи в основном используются графическими дизайнерами, а в некоторых других приложениях ЖК-дисплеям требуются максимально возможные стандарты для воспроизведения изображения и цвета.

 

    • – Панель вертикального выравнивания: Панели вертикального выравнивания (VA) размещаются в любом месте по центру среди технологий Twisted Nematic и панелей коммутации в плоскости. Эти панели имеют лучшие углы обзора, а также цветопередачу с более качественными характеристиками по сравнению с дисплеями типа TN.Эти панели имеют низкое время отклика. Но они гораздо более разумны и подходят для повседневного использования.

 

    • – Структура этой панели обеспечивает более глубокий черный цвет, а также лучшие цвета по сравнению с скрученным нематическим дисплеем. А несколько выравниваний кристаллов могут обеспечить лучшие углы обзора по сравнению с дисплеями типа TN. Эти дисплеи поставляются с компромиссом, потому что они дороги по сравнению с другими дисплеями.А также у них медленное время отклика и низкая частота обновления.

 

    • — Advanced Fringe Field Switching (AFFS): ЖК-дисплеи AFFS обеспечивают лучшую производительность и широкий диапазон цветопередачи по сравнению с дисплеями IPS. Приложения AFFS очень продвинуты, потому что они могут уменьшить искажение цвета без ущерба для широкого угла обзора. Обычно этот дисплей используется в высокотехнологичных, а также в профессиональных средах, таких как жизнеспособные кабины самолетов.

 

    • – Пассивные и активные матричные дисплеи: ЖК-дисплеи с пассивной матрицей работают с простой сеткой, так что заряд может подаваться на определенный пиксель на ЖК-дисплее. Один стеклянный слой дает столбцы, тогда как другой слой дает ряды, которые разработаны с использованием прозрачного проводящего материала, такого как оксид индия-олова. Система с пассивной матрицей имеет серьезные недостатки, в частности, время отклика — медленное и неточное управление напряжением. Время отклика дисплея в основном относится к способности дисплея обновлять отображаемое изображение.

 

  • ЖК-дисплеи с активной матрицей в основном основаны на TFT (тонкопленочных транзисторах). Эти транзисторы представляют собой небольшие переключающие транзисторы, а также конденсаторы, которые помещаются в матрицу на стеклянной подложке. Когда правильная строка активирована, заряд может быть передан вниз по точному столбцу, чтобы можно было адресовать конкретный пиксель, потому что все дополнительные строки, которые пересекает столбец, выключаются, просто конденсатор рядом с назначенным пикселем получает заряд .

 

Преимущества по сравнению с другими дисплеями

ЖК-технологии

обладают большими преимуществами легкого, тонкого и низкого энергопотребления, что сделало возможным настенные телевизоры, ноутбуки, смартфоны, планшеты. На пути к прогрессу он уничтожил конкуренцию многих технологий отображения. Мы больше не видим ЭЛТ-мониторы на наших столах и плазменные телевизоры у себя дома. ЖК-технологии сейчас доминируют на рынке дисплеев. Но у любой технологии есть ограничения.

ЖК-технологии имеют медленное время отклика, особенно при низкой температуре, ограниченные углы обзора, требуется подсветка. Сосредоточьтесь на недостатках LCD, была разработана технология OLED (органические светоизлучающие диоды). Некоторые высококачественные телевизоры и мобильные телефоны начинают использовать дисплеи AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diodes).

Эта передовая технология обеспечивает еще лучшую цветопередачу, четкое качество изображения, расширенную цветовую гамму и меньшее энергопотребление по сравнению с ЖК-технологией. Обратите внимание, что OLED-дисплеи включают AMOLED и PMOLED (органические светоизлучающие диоды с пассивной матрицей). Что вам нужно выбрать, так это AMOLED для вашего телевизора и мобильных телефонов вместо PMOLED.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть наш обучающий видеоролик на Youtube!

Что такое LCD? | Строительство и работа

Жидкокристаллический дисплей

или ЖК-дисплей представляет собой плоское электронное устройство, обычно используемое в качестве экрана в телевизорах, компьютерах, смартфонах и дисплеях для создания неподвижных и движущихся изображений.

Как следует из названия, ЖК-дисплей состоит из частиц жидких кристаллов. Жидкие кристаллы обычно не излучают свет сами по себе, а освещаются флуоресцентной подсветкой.

Жидкие кристаллы были открыты еще в 1800-х годах и в последующие годы претерпели несколько модификаций, которые сделали их пригодными для самых разных применений.

Рабочий

ЖК-панель состоит из множества слоев. Они состоят из поляризатора, поляризованного стекла, ЖК-жидкости, токопроводящих соединений и т. д.

Поляризация — это процесс, при котором колебания световых волн ограничиваются одной плоскостью, что приводит к образованию световых волн, известных как поляризованный свет.

Поскольку жидкие кристаллы не излучают свет сами по себе, для работы им нужен внешний источник света. ЖК-панель имеет наборы поляризованного стекла, состоящего из жидкокристаллических материалов между ними.Когда внешний свет проходит через одно из поляризованных стекол и к молекулам жидкого кристалла прикладывается электрический ток, они выравниваются таким образом, что поляризованный свет проходит от первого слоя ко второму поляризованному стеклу, вызывая появление изображения на экран.

Типы ЖК-дисплеев

Светоотражатель

ЖК-дисплей этого типа имеет зеркальный слой. Когда луч света внутри ЖК-дисплея отражается зеркальным слоем, на ЖК-дисплее создаются видимые узоры.

Передающий

Здесь ЖК-дисплей имеет подсветку, которая проходит через поляризованное стекло ЖК-дисплея, создавая видимый рисунок. Но поскольку для работы используется подсветка, изображения, отображаемые на ЖК-дисплеях такого типа, выглядят очень тусклыми при ярком солнечном свете.

Трансфлективный

Этот тип ЖК-дисплея имеет отражающий зеркальный слой и подсветку. Он использует как внешний свет, так и подсветку, что делает его пригодным для использования в помещении и на улице.

Разница между CRT, LCD, OLED и QLED

ЭЛТ

ЭЛТ

или электронно-лучевые трубки громоздки и очень толсты.Они используют вакуумные стеклянные трубки, электронные пушки и отклоняющие пластины и потребляют очень большую мощность во время работы.

ЖК-дисплей

ЖК-дисплеи

или жидкокристаллические дисплеи плоские, тонкие и легкие, что делает их более удобными и удобными в использовании по сравнению с ЭЛТ. Он использует жидкие кристаллы и слои поляризованного стекла для создания изображений, потребляя при этом меньше энергии, чем ЭЛТ.

OLED

OLED или органические светоизлучающие дисплеи используют одно стекло с пластиковой панелью и не требуют внешнего освещения для работы.Каждый пиксель этого дисплея представляет собой светодиод, и изображение формируется за счет управления каждым из этих светодиодов. Он намного тоньше и легче, но дороже по сравнению с жидкокристаллическими дисплеями.

QLED

QLED или квантовые светоизлучающие дисплеи представляют собой усовершенствованную форму OLED, в которых световые частицы нанометрового размера, известные как квантовые точки, производят свет разных цветов, которые формируют изображение. Эта технология помогает создавать более насыщенное и потрясающее качество изображения.

Применение ЖК-дисплеев

Он широко используется в цифровых дисплеях, таких как:

  • Контрольно-измерительные устройства для отображения показаний датчиков
  • Часы и наручные часы.
  • Цифровые камеры и смартфоны для отображения изображений.
  • Телевизоры и рекламные баннеры

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как построить жидкокристаллический дисплей.

История ЖК-технологии

ЖК-дисплей или жидкокристаллический дисплей представляет собой тип плоскопанельного дисплея, обычно используемого в цифровых устройствах, например, цифровых часах, дисплеях бытовой техники и портативных компьютерах.

Как работает ЖК-дисплей

Жидкие кристаллы — это жидкие химические вещества, молекулы которых могут точно выстраиваться под действием электрических полей, подобно тому, как металлическая стружка выстраивается в поле магнита.При правильном выравнивании жидкие кристаллы пропускают свет.

Простой монохромный ЖК-дисплей состоит из двух листов поляризационного материала с зажатым между ними жидкокристаллическим раствором. Электричество подается на раствор и заставляет кристаллы выстраиваться в узоры. Таким образом, каждый кристалл либо непрозрачен, либо прозрачен, формируя цифры или текст, которые мы можем прочитать.

История жидкокристаллических дисплеев

В 1888 году австрийский ботаник и химик Фридрих Рейницер впервые обнаружил жидкие кристаллы в холестерине, извлеченном из моркови.

В 1962 году исследователь RCA Ричард Уильямс создал полосатые узоры в тонком слое жидкокристаллического материала с помощью приложения напряжения. Этот эффект основан на электрогидродинамической нестабильности, формирующей внутри жидкого кристалла то, что сейчас называют «домами Вильямса».

По данным IEEE, «между 1964 и 1968 годами в Исследовательском центре RCA Дэвида Сарноффа в Принстоне, штат Нью-Джерси, группа инженеров и ученых во главе с Джорджем Хейлмайером, Луи Занони и Люцианом Бартоном разработала метод электронного управления отраженным светом. из жидких кристаллов и продемонстрировал первый жидкокристаллический дисплей.Их работа запустила глобальную индустрию, которая теперь производит миллионы ЖК-дисплеев».

В жидкокристаллических дисплеях Хейлмайера использовалось то, что он назвал DSM или методом динамического рассеяния, при котором применяется электрический заряд, который перестраивает молекулы так, чтобы они рассеивали свет.

Дизайн DSM работал плохо и оказался слишком энергоемким, и был заменен улучшенной версией, в которой использовался эффект искривленного нематического поля жидких кристаллов, изобретенный Джеймсом Фергасоном в 1969 году.

Джеймс Фергасон

Изобретатель Джеймс Фергасон является обладателем некоторых фундаментальных патентов на жидкокристаллические дисплеи, зарегистрированных в начале 1970-х годов, включая ключевой патент США № 3 731 986 на «Устройства отображения, использующие модуляцию жидкокристаллического света».

В 1972 году компания International Liquid Crystal Company (ILIXCO), принадлежащая Джеймсу Фергасону, выпустила первые современные ЖК-часы на основе патента Джеймса Фергасона.

Bigshot: обучение — ЖК-дисплей

ЖК-пиксель

Жидкокристаллический Источник света Передний поляризатор Задний поляризатор Стеклянная подложка Электрод Яркость пикселей Напряжение электрода
Рис. 8. Структура и работа пикселя ЖК-дисплея

Пиксель жидкокристаллического дисплея представляет собой тонкий многослойный сэндвич из множества компонентов, как показано на рис. 8.Он имеет два горизонтальных поляризатора, один сзади, а другой спереди. Между ними находится сэндвич из электродов и жидких кристаллов. Все пиксели ЖК-дисплея подсвечиваются неполяризованным источником света, например светодиодом.

Яркость : Свет от источника света проходит через задний поляризатор и становится горизонтально поляризованным. Когда ползунок на рисунке 8 находится в крайнем левом положении, между электродами не подается напряжение, и жидкие кристаллы поворачивают поляризацию этого света на 90 градусов.Однако этот вертикально поляризованный свет полностью блокируется горизонтальным поляризатором спереди, и мы видим темный (черный) пиксель.

Теперь переместите ползунок в крайнее правое положение, чтобы подать максимальное напряжение между электродами. Результирующее электрическое поле является сильным и заставляет горизонтально поляризованный свет проходить через жидкий кристалл в неизменном виде. Затем он беспрепятственно проходит через передний поляризатор, и мы видим яркий (белый) пиксель. Чтобы отобразить оттенки серого, используйте ползунок, чтобы подать частичное напряжение между электродами.Прелесть этой системы в том, что яркость каждого пикселя можно выбирать, просто контролируя приложенное к нему напряжение, без использования движущихся частей.

Рис. 9. ЖК-дисплей под увеличительным стеклом показывает, что каждый пиксель состоит из субпикселей R, G и B

Цвет : Отображение цвета на ЖК-дисплее очень просто.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.